基于CaO改性的铜渣系磷酸盐材料及其重金属吸附机制

摘要：

我国铜渣堆积导致的占地效应和污染效应问题日益严重.本研究以CaO为改性材料,制备一种高效去除重金属(Pb、Cr、Cd、Cu和Ni)的铜渣系磷酸盐吸附材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术表征了CaO的添加量对铜渣系磷酸盐材料结构的影响,利用吸附动力学和傅里叶红外分析仪(FTIR)探讨了改性材料在CaO-SiO2-FexOy-P2O5四元体系中对重金属的吸附机理.结果 表明:(1)随着CaO的增加材料逐渐由层块状解体生成多孔结构.CaO的添加会使Fe离子从Fe2SiO4和Fe3O4结构中释放,促进铁基磷酸盐凝胶的生成,从而增强磷酸盐对铜渣的凝结性;(2)CaO添加量为铜渣的3％时,四元体系对重金属的吸附能力最强,除Cd和Cu在600 mg·L-1,Cr在200 mg·L-1符合准一级动力学外,其余浓度下均更加符合准二级动力学模型,理论吸附能力依次为Pb(476.19 mg·g-1) ＞Cd(112.36 mg·g-1) ＞Ni(90.09 mg·g-1) ＞Cr(86.21 mg·g-1) ＞Cu(81.97 mg·g-1);(3)在CaO-SiO2-FexOy-P2O5四元体系中,对Pb、Cd、Ni的吸附主要由铁基磷酸盐凝胶共沉降和Si—O—Si(Si—O—Me)四面体形成的网络结构固定协同作用,然而对Cr的吸附以Si—O—Si四面体形成Si—O—Me非桥接氧结构固定为主,对Cu的吸附则主要以铁基磷酸盐凝胶共沉降为主.本研究提供了以废治污的新思路,为重金属污染提供新的解决办法.

关键词：铜渣系磷酸盐吸附材料;CaO;四元体系;铁基磷酸盐凝胶;共沉降;Si—O—Si四面体

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资助基金：安徽省重大专项;安徽省重点研究;开发计划

在线出版日期：2021-10-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2891-2900