褐煤负载纳米FeS吸附材料制备及其除铬性能研究
来源期刊：煤炭科学技术2020年第9期
论文作者：郭旭颖 付赛欧 狄军贞 董艳荣
文章页码：152 - 159
关键词：吸附材料;褐煤负载纳米FeS;酸性含铬废水;响应曲面法;
摘 要：矿山开采等过程排放的酸性含铬废水造成了严重的环境污染,纳米FeS虽然能迅速将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）,降低含铬废水毒性,但其易氧化、易团聚。褐煤具有良好吸附性能,且储量丰富、结构稳定,因此可以作为载体以增强纳米FeS的稳定性。采用超声沉淀法制备褐煤负载纳米FeS（nFeS-L）复合吸附材料,并检测其除铬性能。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对nFeS-L进行表征,利用单因素试验考察褐煤粒级、Na2S物质的量浓度和铁硫物质的量之比对Cr（Ⅵ）和总铬去除率的影响,采用Box-Behnken响应曲面法研究各因素交互性影响,确定nFeS-L去除Cr（Ⅵ）和总铬的优化条件。结果表明:①超声沉淀法可将平均长度为40～80 nm的棒状纳米FeS负载于褐煤颗粒。②通过单因素试验发现当反应进行90 min时,nFeS-L对Cr（Ⅵ）和总铬的去除速率均趋于平缓,确定nFeS-L的较优制备条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.25 mol/L,铁硫物质的量之比2∶1,在此条件下Cr（Ⅵ）和总铬的去除率分别为79.3%和71.9%。③响应曲面试验拟合出Cr（Ⅵ）去除率和总铬去除率回归模型拒绝原假设值P均小于0.01,校正决定系数均大于0.9,说明模型达到显著水平,适用对Cr （Ⅵ）和总铬去除率进行分析、预测和优化。3个单因素对Cr（Ⅵ）和总铬去除率的影响均达到高度显著水平,且影响显著程度均为Na2S物质的量浓度>铁硫物质的量之比>褐煤粒级,但3个因素彼此之间交互作用不显著。④经响应曲面法进一步优化制备nFeS-L条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.30 mol/L,铁硫物质的量之比2.5∶1,在此条件下Cr（Ⅵ）和总铬的去除率分别为87.5%和75.6%。
郭旭颖1,2，付赛欧1，狄军贞3，董艳荣3
1. 辽宁工程技术大学矿业学院2. 辽宁工程技术大学理学院3. 辽宁工程技术大学土木工程学院
摘 要：矿山开采等过程排放的酸性含铬废水造成了严重的环境污染,纳米FeS虽然能迅速将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）,降低含铬废水毒性,但其易氧化、易团聚。褐煤具有良好吸附性能,且储量丰富、结构稳定,因此可以作为载体以增强纳米FeS的稳定性。采用超声沉淀法制备褐煤负载纳米FeS（nFeS-L）复合吸附材料,并检测其除铬性能。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对nFeS-L进行表征,利用单因素试验考察褐煤粒级、Na2S物质的量浓度和铁硫物质的量之比对Cr（Ⅵ）和总铬去除率的影响,采用Box-Behnken响应曲面法研究各因素交互性影响,确定nFeS-L去除Cr（Ⅵ）和总铬的优化条件。结果表明:①超声沉淀法可将平均长度为40～80 nm的棒状纳米FeS负载于褐煤颗粒。②通过单因素试验发现当反应进行90 min时,nFeS-L对Cr（Ⅵ）和总铬的去除速率均趋于平缓,确定nFeS-L的较优制备条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.25 mol/L,铁硫物质的量之比2∶1,在此条件下Cr（Ⅵ）和总铬的去除率分别为79.3%和71.9%。③响应曲面试验拟合出Cr（Ⅵ）去除率和总铬去除率回归模型拒绝原假设值P均小于0.01,校正决定系数均大于0.9,说明模型达到显著水平,适用对Cr （Ⅵ）和总铬去除率进行分析、预测和优化。3个单因素对Cr（Ⅵ）和总铬去除率的影响均达到高度显著水平,且影响显著程度均为Na2S物质的量浓度>铁硫物质的量之比>褐煤粒级,但3个因素彼此之间交互作用不显著。④经响应曲面法进一步优化制备nFeS-L条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.30 mol/L,铁硫物质的量之比2.5∶1,在此条件下Cr（Ⅵ）和总铬的去除率分别为87.5%和75.6%。
关键词：吸附材料;褐煤负载纳米FeS;酸性含铬废水;响应曲面法;
