凹凸棒土(基)颗粒材料的制备及吸附富集水中Pb(Ⅱ)的研究

摘要

以粉末凹凸棒土和13X分子筛为原材料，制备了颗粒凹凸棒土和颗粒13X分子筛/凹凸棒土复合材料，并采用高温煅烧使增大机械强度和活化一步完成。分别考察了煅烧温度对两种颗粒材料晶相结构、形貌、比表面积、孔容以及吸附富集水中Pb(Ⅱ)性能的影响，并以适宜温度范围内所制颗粒材料为填料分别运行柱试验，研究了颗粒填料吸附富集Pb(Ⅱ)的机理及Pb(Ⅱ)浓度和水力负荷对柱试验穿透时间的影响。
　　结果表明:650-750℃为煅烧颗粒凹凸棒土的适宜温度，材料在脱水同时孔体积增大，吸附富集Pb(Ⅱ)的性能得到提升;600-700℃为颗粒13X分子筛/凹凸棒土复合材料煅烧的适宜温度，材料强度提升的同时孔体积和比表面积增大。吸附等温线拟合结果表明颗粒凹凸棒土和颗粒13X分子筛/凹凸棒土复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合Langmuir模型，理论吸附容量分别为123.5mg/g和454.6mg/g。
　　柱试验结果表明颗粒吸附材料通过中和沉淀、表面吸附、离子交换吸附和过滤截留等作用吸附富集水中的Pb(Ⅱ)。当进水中Pb(Ⅱ)浓度为20mg/L时，颗粒凹凸棒土和颗粒13X分子筛/凹凸棒土复合材料吸附柱的穿透时间和吸附饱和时间分别为80h和185h、160h和240h，柱实验运行结束后测得颗粒凹凸棒土和颗粒13X分子筛/凹凸棒土复合材料中铅含量分别达到了14.23％和39.66％，可通过选矿和冶炼工艺对其中的铅加以回收。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景

1．1．1 铅污染的来源及现状

1．1．2 铅的毒性与危害

1．1．3 废水中Pb(Ⅱ)处理方法

1．2 吸附材料概述

1．2．1 凹凸棒土概述

1．2．2 分子筛概述

1．3 国内外研究现状

1．4 研究目的意义及主要内容

1．4．1 研究的目的意义

1．4．2 研究的主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验材料及主要仪器

2．1．1 材料和药剂

2．1．2 实验仪器

2．2 颗粒吸附材料的制备

2．2．1 颗粒凹凸棒土的制备

2．2．2 颗粒13分子筛／凹凸棒土复合材料的制备

2．3 实验方法

2．3．1 批实验方法

2．3．2 柱试验方法

2．3．3 材料性能表征方法

第三章 颗粒凹凸棒土的制备及对水中Pb(Ⅱ)的吸附富集

3．1 吸附材料的选择

3．2 煅烧温度的确定

3．2．1 煅烧温度对颗粒凹凸棒土除Pb(Ⅱ)性能的影响

3．2．2 煅烧温度对颗粒凹凸棒土微观形貌的影响

3．2．3 煅烧温度对颗粒凹凸棒土比表面积的影响

3．2．4 不同温度煅烧的颗粒凹凸棒土X衍射分析

3．3 吸附条件对颗粒凹凸棒土吸附富集水中Pb(Ⅱ)的影响

3．3．1 初始pH值的影响

3．3．2 颗粒凹凸棒土对不同初始浓度Pb(Ⅱ)的吸附富集

3．4 颗粒凹凸棒土对不同金属离子的吸附效果

3．5 红外光谱分析

3．6 吸附等温线拟合

3．7 吸附动力学方程

3．8 颗粒凹凸棒土吸附Pb(Ⅱ)的柱试验

3．9 小结

第四章 颗粒13X分子筛／凹凸棒土复合材料的制备及对水中Pb(Ⅱ)的吸附富集

4．1 吸附材料的选择

4．1．1 吸附材料种类的选择

4．1．2 13X分子筛与4A分子筛的对比及复合比例的确定

4．2 煅烧温度的确定

4．2．1 煅烧温度对颗粒13X分子筛／凹凸棒土除Pb(Ⅱ)性能的影响

4．2．2 煅烧温度对颗粒13X分子筛／凹凸棒土微观形貌的影响

4．2．3 煅烧温度对颗粒13X分子筛／凹凸棒土比表面积的影响

4．2．4 煅烧温度对颗粒13X分子筛／凹凸棒土离子交换容量的影响

4．2．5 不同温度煅烧的颗粒13X分子筛／凹凸棒土X衍射分析

4．2．6 颗粒13X分子筛／凹凸棒土复合材料的热重分析

4．3 吸附条件对颗粒13X分子筛／凹凸棒土去除Pb(Ⅱ)的影响

4．3．1 初始pH值的影响

4．3．2 颗粒13X分子筛／凹凸棒土对不同初始浓度Pb(Ⅱ)的吸附富集

4．4 吸附等温线拟合

4．5 吸附动力学方程

4．6 颗粒13X分子筛／凹凸棒土吸附Pb(Ⅱ)机理

4．7 颗粒13X分子筛／凹凸棒土复合材料柱试验

4．7．1 颗粒13X分子筛／凹凸棒土填充柱吸附富集Pb(Ⅱ)的机理分析

4．7．2 不同进水Pb(Ⅱ)浓度柱试验穿透曲线

4．7．3 不同水力负荷柱试验穿透曲线

4．7．4 颗粒13X分子筛／凹凸棒土与活性炭、阳离子交换树脂的对比

4．8 小结

第五章 结论与创新点

5．1 结论

5．2 创新点

参考文献

致谢

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文和专利