膨润土基吸附材料对重金属的吸附性能研究

摘要

本学位论文综述了重金属污染的现状及其危害，简要介绍了含重金属污水的处理技术方法的国内外研究进展，系统的研究了邯郸膨润土的矿物组成和物化性能，并以邯郸膨润土为主要原料，制备了多种性能优良的膨润土基新型吸附材料，并运用SEM、XRD、IR等现代技术手段对膨润土基新型吸附材料的物理化学性质进行了表征。以实验室模拟废水的静态吸附为研究背景，通过改变各种操作条件，如温度、pH值、反应时间等，实验了模拟废水中重金属吸附在各种膨润土基吸附剂上的最佳条件，以期获得最高的重金属污染物去除率和最好的吸附效果，且尽量保证实验过程能耗最小，同时将吸附过程对环境产生二次污染的可能性降到最低。并以此为基础，借助扫描电镜等现代手段对其吸附机理进行探讨。本学位论文取得的主要研究成果如下:
　　1.以邯郸钙基膨润土为原料，分别制备了硫酸活化膨润土(HB)和盐酸活化膨润土(CB)，对其吸附Cu2+的性能进行了研究，并探讨了温度、反应时间、离子浓度、吸附剂用量、pH值等对Cu2+去除率的影响。硫酸、盐酸活化膨润土对Cu2+的最佳吸附条件为:当Cu2+初始浓度为3mg/L时，HB与CB添加量分别为2g/L和4g/L，搅拌时间为15min，自然pH值（约6-8），室温（约18-25℃）条件。酸活化膨润土对Cu2+的去除率HB＞CB，分别达到99％、96％。
　　2.以丙烯酸为单体，引入黄原胶和膨润土，利用原位聚合法制备了一种新型膨润土/聚丙烯酸/黄原胶复合吸附剂，运用现代技术手段，如扫描电镜、红外光谱和X-射线衍射等对其进行了分析表征。并分别实验了吸附时间和pH值等操作条件对其吸附效果的影响，获得了HB/PAA/XG对溶液中Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)和Zn2+的最佳吸附条件。
　　3.HB/PAA/XG对Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)和Zn2+的吸附，主要是其本身的-OH、COO-与溶液中的Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)和Zn2+发生了螯合作用和阳离子交换作用。
　　以具有毒性累积性的重金属污染物为研究对象，考察了其在硫酸、盐酸活化膨润土和膨润土/聚丙烯酸/黄原胶复合吸附材料上的吸附性能，为膨润土处理实际重金属废水提供了理论依据，具备一定的现实意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 重金属的危害

1．2 重金属的处理方法

1．2．1 化学沉淀法

1．2．2 离子交换法

1．2．3 吸附法

1．3 研究的目的和意义

1．4 主要内容、方法、技术路线

1．4．1 主要内容

1．4．2 研究方法和技术路线

第2章 硫酸、盐酸活化膨润土吸附废水中Cu2+的研究

2．1 膨润土的成分特征

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 酸活化膨润土的制备

2．2．3 酸活化膨润土对Cu2+的吸附实验

2．3 硫酸活化膨润土对Cu2+的吸附研究

2．3．1 膨润土添加量对Cu2+去除率的影响

2．3．2 初始离子浓度对Cu2+去除率的影响

2．3．3 溶液pH值对Cu2+去除率的影响

2．3．4 反应温度对Cu2+去除率的影响

2．3．5 搅拌时间对Cu2+去除率的影响

2．4 盐酸活化膨润土对Cu2+的吸附研究

2．4．1 膨润土添加量的影响

2．4．2 初始离子浓度对Cu2+去除率的影响

2．4．3 溶液pH值对Cu2+去除率的影响

2．4．4 反应温度对Cu2+去除率的影响

2．4．5 搅拌时间对Cu2+去除率的影响

2．5 吸附机理

2．6 本章小结

第3章 HB／PAA／XG吸附Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)和Zn2+的研究

3．1 实验材料及方法

3．1．1 仪器和试剂

3．1．2 HB／PAA／XG的制备

3．1．3 HB／PAA／XG吸附Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)和Zn2+的研究

3．2 HB／PAA／XG的表征

3．2．1 扫描电子显微镜(SEM)分析

3．2．2 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析

3．3 HB／PAA／XG对Cu2+的吸附研究

3．3．1 搅拌时间的影响

3．3．2 吸附剂添加量的影响

3．3．3 初始离子浓度的影响

3．3．4 pH值的影响

3．3．5 吸附等温线

3．4 HB／PAA／XG对Ni2+的吸附研究

3．4．1 膨润土添加量的影响

3．4．2 搅拌时间的影响

3．4．3 初始离子浓度的影响

3．4．4 pH的影晌

3．4．5 温度的影响

3．5 HB／PAA／XG对Cr(Ⅵ)的吸附研究

3．5．1 吸附剂用量的影响

3．5．2 搅拌时间的影响

3．5．3 初始离子浓度的影响

3．5．4 pH值的影响

3．5．5 温度的影响

3．5．6 竞争吸附的影响

3．5．7 吸附等温线

3．6 HB／PAA／XG对Zn2+的吸附研究

3．6．1 液固比对HB／PAA／XG吸附zn2+的影响

3．6．2 吸附作用时间的影响

3．6．3 pH值的影响

3．6．4 初始离子浓度的影响

3．6．5 搅拌速度的影响

3．7 吸附机理

3．8 本章小结

结论

致谢

参考文献

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