（化学工程与技术专业论文）层状双金属复合氢氧化物对噻吩的吸附性能研究.pdf

1 。1 1 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ 北京化工大学位论文原创性声明 m l l l l i l i i i l i l l l l l m i i l l l l l l l l i i l i i i l l l l l l i i i y 18 7 7 4 9 0 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：壑罩 日期：2 1111 墨：兰三 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 日期：2 型! ；墨：兰三 日期：兰型：至：呈三 学位论文数据集 中图分类号 0 6 9 学科分类号 1 5 0 5 5 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 l1 0 9 7 密级公开 学位授予单位代码 l 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名赵强 学号 2 0 0 8 0 0 1 0 9 7 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0 8 1 7 0 0 课题来源国家科技支撑研究方向水处理 论文题目层状双金属复合氢氧化物对噻吩的吸附性能研究 噻吩，吸附剂，层状双金属复合氢氧化物( 水滑石) ，去除率，吸附 关键词 容量，插层 论文答辩日期2 0 1 1 年5 月1 7 日论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师雷晓东副教授北京化工大学应用化学 评阅人1张法智教授北京化工大学应用化学 评阅人2刘军枫 副教授 北京化工大学无机化学 评阅人3 评阅人4 评阅人5 椭员蝴李保山教授北京化工大学应用化学 答辩委员l 李蕾 教授 北京化工大学应用化学 答辩委员2刘建军副教授北京化工大学应用化学 答辩委员3李顺来副教授 北京化工大学应用化学 答辩委员4徐赛龙副教授北京化工大学应用化学 答辩委员5刘洪涛副教授北京化工大学应用化学 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 层状双金属复合氢氧化物对噻吩的吸附性能研究 摘要 噻吩类化合物是一种存在于含硫废水和燃料中的有机硫化物。废水中 的硫化物具有毒性、腐蚀性，燃料中的硫化物经过燃烧会产生s o x 等大 气污染物。如果不将其脱除，势必会对生态环境造成严重污染，从而危及 到人类的生存。 本文利用成核晶化隔离法和共沉淀法分别制备出的碳酸根和十二烷 基硫酸钠( s d s ) 插层的水滑石( l d h ) 作为吸附剂来脱除水相中的噻吩。 吸附结果表明两种材料对水中噻吩具有不同的吸附特性。对于z n 2 a 1 c 0 3 l d h ，需要将溶液p h 值控制在6 8 。在吸附温度为2 5 时，对8 0 0p p m 的噻吩溶液最大去除率可达8 8 7 ，吸附量达3 5 4 8 0m g ；对于 s d s l d h ，p h 值不需要控制在特定的范围。在吸附温度为2 5 时，最 大去除率可达9 1 4 ，吸附量达1 4 6 2 4m g 。对这两种材料的吸附行为 的动力学研究表明化学吸附在吸附过程中起着主导作用。 本文研究了利用成核晶化隔离法制备出的z n 3 a l l d h s 和 n i 3 f e l d h s 对正庚烷溶液中噻吩的吸附性能。发现n i 3 f e c 0 3l d h 具有 最高的去除率和吸附容量。在温度为4 0 时，n i 3 f e c 0 3l d h 对5 0 0p p m 噻吩的去除率最高可达2 6 8 ，吸附量最高可达8 6 2m g 。在5 0 下于 空气中活化6 0m i n ，再生产物的吸附量下降程度最低。经过三次循环再生 利用，吸附量没有大幅度下降，表明n i 3 f e c 0 3l d h 是一种较稳定的噻 i 北京化工大学硕：e 研究生学位论文 吩吸附剂。 关键词：噻吩，吸附剂，层状双金属复合氢氧化物( 水滑石) ，去除率， 吸附容量，插层 a b s t r a c t s o r p t i o ns t u d yo ft h i o p h e n eo nl a y e r e d d o u b l eh y d r o d e a b s t r a c t t h i 叩h e n ec o i n p o u n d si s ak i n do ft y p i c a lo 玛a n i cs u l 如rc o m p o u n d s ， w h i c hc o n s i s ta b 吡n d a n t l yi nm a n yf i e l d s ，s u c ha s 如e l s ，i n d u s t r i a le m u e n t s t h i o p h e n ec o m p o u n d sw r h i c hc o n s i s ti nt h ei n d u s t r i a lw a s t e w a t e r sa r et o x i c s u b s t a n c e sa 1 1 dh a v ec o n o s i v ea c t i o n t h i o p h e n ec o m p o u n d si nt r a i l s p o r t a t i o n f h e l sa r eas i g n i f i c a n ts o u r c eo fa t m o s p h e d cp o l l u t i o nb ys u l 凡ro x i d e s t h e r e w i l lb eag r e a th a mt ot h eh e a l t ho fh u m a nb e i n g sa n dt h ee n v i r o n m e n t ，i f t h i o p h e n ec o m p o u n d s n o tb ee l i m i n a t e d i no u rr e s e a r c h ，t h ez n 2 a l c 0 3l d hw a ss y n t h e s i z e db yu s i n gan e w m e t h o di n v o l v i n gs 印a r a t en u c l e a t i o na n da g i n gs t 印s ，a n dt h ed o d e c y l s u l f a t e i n t e r c a l a t e d h y d r o t a l c i t e( s d s l d h ) w a s s y n t h e s i z e db yu s i n g t h e c o p r e c i p i t a t i o n m e t h o d t h et w om a t e r i a l sh a v eb e e nu s e dt o r e m o v e t h i o p h e n e 疔o ma q u e o u ss 0 1 u t i o n ，i tw a sn o t i c e dt h a tt h ea d s o 印t i o nb e h a v i o r o ft h i o p h e n eo nt h e mw a sv e 巧d i f f e r e n t t h ea d s o 印t i o nb e h a v i o r o f z n 2 a 1 c 0 3l d h w a so b v i o u s l yi n n u e n c e db yt h ep h ，w i t ht h eb e s tr e m o v a l e 砺c i e n c yi nt h ep hr a n g eo f6 o ot o8 o o w h e nt h et e m p e r a m r ew a s2 5 ， t h ei n i t i a lt h i o p h e n ec o n c e n t r a t i o nw a s8 0 0p p m ，t h eh i g h e s tr e m o v a lr a t ew a s i 北京化工人学顾二l = 研究生学位论文 8 8 7 a n dt h em a x i m u mv a l u eo fa d s o 印t i o nc a p a c i t yw a s3 5 4 8m g f o r s d s - l d h ，t h ea d s o 印t i o np r o c e s sw 勰f o u n dt ob ep h i n d e p e n d e n t ，w h i c h c o u l db eu s e di naw i d ep h r a n g e ，l l e nt h et e m p e r a m r ew a s2 5 ，t h ei n i t i a l t h i o p h e n ec o n c e n t r a t i o nw a s8 0 0p p m ，t h eh i g h e s tr e m o v a lr a t ew a s9 1 4 a n dt h em a x i m u mv a l u eo fa d s o 印t i o nc a p a c i 秒w a s14 6 2 4m g t h e a d s o 印t i o nl ( i n e t i c sr e s e a r c ho ft h e 俩om a t 矗a l si n d i c a t e dt h ec h e m i s o 印t i o n m e c h a n i s mb e i n gt h er a t e - d e t e m i n i n gs t 印，n o tj u s td i f m s i o np r o c e s s t h ez n 3 a 1 一l d ha 1 1 dn i 3 f e l d hw e r es y n t h e s i z e db yu s i n gan e w m e t h o di n v o l v i n gs 印a r a t e 肌c l e a t i o na n da g i n gs t 印s t h e s em a t e r i a l sh a v e b e e nu s e dt or e m o v et h i o p h e n e 行o mn - h 印t a n es o l u t i o n i tw a so b s e r v e dt h a t n i 3 f e - c 0 3l d hw a st h eb e s ta d s o r b e n t ，b e c a u s ei th a dm eh i g h e s tr e m o v a l r a t ea n dt h em a x i m u mv a l u eo fa d s o 印t i o nc a p a c i t y s ow eh a v em a d e 如n h e r r e s e a r c h e so na d s o 印t i o no ft h i o p h e n ef 而mn - h e p t a n es o l u t i o nb yn i 3 f e - c 0 3 l dh t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eh i g h e s tr e m o v a lr a t ew a sr e a c h e da r e r12 0 m i na t4 0 t h eh i g h e s tr e m o v a lr a t ew a s2 6 8 a n dt h em a x i m u mv a l u eo f a d s o 印t i o nc a p a c i t yw a s8 6 2m g t h eo p t i m u md o s a g ef o rn i 3 f e - c 0 3l d h w a s2 0g l 。1r e s p e c t i v e l y ：t h er e g e n e r a t i o no fa d s o f b e n tw a sa l s os t u d i e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t5 0 a n d6 0m i nw a st h eb e s tc o n d i t i o nf o rr e g e n e r a t i o n o fa d s o r l ) e n t t h e a d s o 印t i o n c a p a c i t yh a do n l yr e d u c e da l i t t l ew h e n r e g e n e r a t i o nt h r e et i m e s k e yw o r d s ：t h i o p h e n e ，a d s o r b e n t ，l d h ，t h er e m o v a lr a t e ，a d s o 印t i o n c 印a c i t y i n t e r c a l a t e ，m o d i 矽 l v 日录 目录 第一章绪论卜 1 1 前言- 1 一 1 2含硫废水的危害及处理方法一1 1 2 1 含硫废水的危害一- 1 - 1 2 2 目前的处理方法一1 一 1 2 2 1 氧化法- 2 1 2 2 2汽提法3 1 2 2 3碱吸收法- 3 1 2 2 4沉淀法一3 1 2 2 5吸附法- 3 - 1 2 2 6含硫废水的生化处理4 一 1 3燃料油中脱除噻吩的必要性及处理方法- 5 1 3 1 燃料油中脱除噻吩的必要性一5 1 3 2 目前的处理方法一5 1 3 2 1加氢脱硫5 一 1 3 2 2氧化脱硫一6 1 3 2 3萃取脱硫一6 1 3 2 4烷基化脱硫“一7 一 1 3 2 5吸附脱硫- 一7 - 1 4脱硫吸附剂- 8 - 1 4 1 分子筛类吸附剂- 8 - 1 4 2 活性炭类吸附剂一9 一 1 4 3 金属氧化物类吸附剂- l o - 1 4 4 粘土类吸附剂- l o 一 1 5 l d h s 概述1 1 - 1 5 1l d h s 的结构一1 1 1 5 2l d h s 的吸附性能1 1 一 1 5 2 1l d h s 对无机阴离子的吸附研究- 1 2 1 5 2 2l d h s 对有机阴离子的吸附研究一1 3 一 1 5 2 3l d h s 对疏水性有机物的吸附研究一1 4 v 北京化工大学硕：t 研究生学位论文 1 6 论文的研究意义和目的1 5 1 7论文研究的主要内容1 5 第二章层状双金属复合氢氧化物对水溶液中噻吩的吸附性能研究1 7 2 1 前言一1 7 - 2 2 实验部分“一1 7 2 2 1 实验原料及仪器设备一1 7 2 2 2z n 2 a 1 c 0 3l d h 和s d s l d h 的制备- 1 8 - 2 2 2 1z r l 2 a 1 c 0 3l d h 的制备l8 - 2 2 2 2s d s l d h 的制备”1 9 2 2 3 样品表征1 9 2 2 3 1x 射线粉末衍射分析( x r d ) 1 9 2 2 3 2 红外分析( f t i r ) 1 9 2 2 3 3 等离子电感偶合( i c p ) 分析1 9 2 2 4 噻吩浓度的检测2 0 2 2 5z n 2 a 1 c 0 3l d h 和s d s l d h 吸附噻吩的动力学实验一2 l - 2 2 6 不同噻吩初始浓度下z n 2 a 1 c 0 3l d h 和s d s l d h 的吸附性能实验2 1 2 2 7z n 2 a 1 c 0 3 l d h 和s d s l d h 不同投放量对噻吩去除率的影响实验2 1 2 2 8 不同初始p h 值对噻吩去除率的影响实验2 2 2 3 结果与讨论2 2 2 3 1z n 2 a 1 c 0 3 l d h 和s d s l d h 的结构- 2 2 2 3 2z n 2 a l c 0 3l d h 和s d s l d h 的吸附噻吩动力学研究一2 4 2 3 3 不同噻吩初始浓度下z n 2 a 1 c 0 3l d h 和s d s l d h 的吸附性能研究2 8 2 3 4z n 2 a 1 c 0 3 l d h 和s d s l d h 不同投放量对噻吩去除率的影响3 0 2 3 5 不同初始p h 值对噻吩去除率的影响3 1 2 4 小结3 5 第三章层状双金属复合氢氧化物对正庚烷中噻吩的吸附性能研究3 7 3 1前言3 7 3 2实验部分3 7 3 2 1 实验原料及仪器设备3 7 3 2 2 吸附材料的制备3 9 3 2 2 1z n 3 a 1 c 0 3l d h 、z n 3 a 1 l d o 和s h l d h 的制备- 3 9 - 3 2 2 2z n 3 a 1 n 0 3l d h 、z n 3 a 1 l d o 和s h l d h 的制备3 9 3 2 2 3 n i 3 f e c 0 3l d h 、n i 3 f e l d o 和s h l d h 的制备3 9 3 2 2 4n i 3 f e n 0 3l d h 、n i 3 f e - l d o 和s h l d h 的制备”4 0 3 2 3 样品表征4 0 一 v l 目录 3 2 3 1x 射线粉末衍射分析( x r d ) 一4 0 一 3 2 3 2 红外分析( f t - i r ) 一4 0 - 3 2 4 噻吩浓度的检测一- 4 0 - 3 2 5 模拟汽油的配制- 4 1 - 3 2 6 吸附剂评价方法- 4 2 - 3 2 7 吸附剂再生实验- 4 2 - 3 2 8 汽油中噻吩含量与吸附剂噻吩的吸附量的计算方法”- 4 2 3 2 8 1 汽油中噻吩含量的计算方法一4 2 3 2 8 2吸附剂噻吩的吸附量的计算方法一4 2 3 3结果与讨论- 4 3 3 3 1 吸附材料的结构- 4 3 3 3 2z n 3 a 1 体系l d h 对噻吩吸附性能4 5 3 3 3n i 3 f e 体系l d h 对噻吩吸附性能4 6 3 3 4 温度、时间对n i 3 f e c 0 3l d h 的吸附效果的影响4 8 3 3 5n i 3 f c - c 0 3l d h 添加量对吸附效果的影响二4 8 3 - 3 6n i 3 f e c 0 3l d h 吸附剂再生实验一4 9 3 3 7n i 3 f e c 0 3l d h 吸附剂的循环利用实验- 5 0 3 4j 、结- 5 1 一 第四章结论5 2 一 参考文献= 5 3 致谢_ 5 7 研究成果及发表的学术论文5 8 作者和导师简介5 9 一 v i i c o n t e n t s c h a p t e r li n t r o d u c t i o n 一l - 1 1 p r e f h c e ”1 1 2t h ed a n g e ro f s u l p h i d ew 弱t e 订a t e ra n dt r e 舳e n tp r o c 伪s - 1 1 2 1t h e d a n g e ro fs u l p h i d ew a s t ew a t e r - 1 - 1 2 2t 诧a t m e n tp r o c e s s 1 1 2 2 1o x i d a t i o nm e m o d 2 1 2 2 2 v a p o r d i s t i l l a t i o nm e t l l o d - 3 1 2 2 3a l k a l ia d s o 印t i o nm e t h o d - 3 - 1 2 2 4 p r e c i p i t a t i o nm e t l l o d 3 1 2 2 5 a d s o r p t i o nm e t h o d 3 1 2 2 6 b i o l o g i c a lt r e a t m e n t 4 1 3t 1 1 en e c e s s i t yo ft l l i o p h e n er e m o v a l 舶m 如e la l l dt r c a t m e n tp r o c e s s - 5 - 1 3 1t l l en e c e s s i t yo f t h i o p h e n er 锄o v a l 舶m 如e l 5 - 1 3 2t b a 恤e n tp r o c e s s 一5 - 1 3 2 1h v d r o d e s u l 如r i z a t i o n 5 1 3 2 2o x i d a t i v ed e s u l 如r i z a t i o n 6 1 3 2 3e x t r a c t i o nd e s u l 如r i z a t i o n 6 1 3 2 4 a l k y l a t i o nd e s u l 向晒z a t i o n - 7 - 1 3 2 5 a d s o r p t i o nd e s u l 如r i z a t i o n 7 1 4s o r b e n tf 0 rs u l f i d e sr e i t l o v a l 8 1 4 1m o l e c u l a rs i e v e s 8 1 4 2a c t i v ec a r b o n s 9 1 4 3m e t a lo x i d e s 1o 1 4 4c 1 a ym a t e r i a l s 一1o 1 5a no v e r v i e wo fl d h s 1 1 1 5 1t h es t m c t l l r eo fl d h s 1 1 1 5 2t h ea d s o 印t i o nc a p a c i t yo fl d h s - 11 1 5 2 1t h er e s e a r c ho f i n o 玛a i l i ca i l i o n sa d s o q 蛳o nb yl d h s 1 2 1 5 2 2t h er e s e a r c ho f o 玛a n i ca l l i o n sa d s o 印t i o nb yl d h s 一1 3 一 1 5 2 3t h er e s e a r c ho f h y d r o p h o b i co 唱a l l i cc o n t 锄i n a l l t sb yl d h s 1 4 1 61 1 1 ep u q 砷s ea i l dm e a l l i n go ft l l i sp 印e r l5 v l i i 北京化工大学硕：i ：研究生学位论文 1 71 l l es i | b j e c to f m i sp a p e r 一1 5 一 c h a p t e r 2t h er e s e a r c ho ft h i o p h e n ea d s o r p t i o nc a p a c i 够f r o ma q u e o u s s o l u t i o n sb vl d h 一1 7 2 1p r e f a c e 一1 7 2 2 e x p e 而m e n tp l r t 一l7 2 2 1e x p 鲥m 铋tm a t 耐a l sa n de q u i p m e n t s 1 7 - 2 2 21 1 1 ep r 印棚僦o no f z n 2 a l c 0 3l d ha i l ds d s l d h 18 2 2 2 1t h ep r e p 硼l t i o no f z n 2 a l c 0 3l d h 1 8 - 2 2 2 2t h e p r e p a r a t i o no fs d s l d h 1 9 2 2 3c h a r a c t e r i z a t i o no f m a t e r i a l s 一一19 - 2 2 3 1x r d - 1 9 2 2 3 2f t - i r ”1 9 2 2 3 3i c p - 1 9 2 2 41 1 1 em e a s u r eo fm i o p h e l l ec o n c e i l 昀t i o n - 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