改性膨润土去除水中重金属离子研究

摘要

膨润土在自然界储量丰富,其主要成分为蒙脱石。由于蒙脱石自身独特的层状铝硅酸盐结构而具有巨大的吸附潜能。采用适当的方法进行改性,使膨润土中蒙脱石的比表面积得到极大的提高,从而显著地改善其吸附性能。
　　 本论文以提高膨润土中蒙脱石的吸附性能并用于去除水中重金属离子为主要研究内容,研究蒙脱石的表面性质与吸附性能的相关性。在传统外源柱撑的基础上,重新分析合成过程,提出内源柱撑的合成新方法。并研究了蒙脱石柱撑后的层间距、比表面积和孔径分布等物理参数。本论文主要研究内容及结论如下:
　　 以市售膨润土为原材料,采用内源柱撑的改性法制备柱撑蒙脱石,采用BET方程分析和计算比表面积、孔容、孔径分布等。研究了浆固含量、反应时间、pH和反应温度等因素对蒙脱石比表面积和孔容孔径的影响。研究结果表明:pH和反应温度是影响柱撑蒙脱石比表面积和孔结构参数的主要因素。通过优化柱撑条件,制备出了比表面积和平均孔容分别高达223.12 m2/g和0.4981cm3/g的内源柱撑蒙脱石。
　　 与膨润土原土和传统方法制得的柱撑土相比,内源柱撑土吸附性能优异。对汞离子和铅离子溶液,内源柱撑土对其的最佳吸附pH分别为7和6,最佳吸附时间分别为90 min和60 min。在相应的最佳吸附条件下,250 mg内源柱撑土对100 mL浓度都为10 mg/L的汞和铅溶液分别能接近百分之百去除,传统方法制得的柱撑土需300 mg、原土需800 mg才能分别对其几乎完全吸附。即内源柱撑土的吸附能力分别是传统方法制得的柱撑土和原土的1.2倍和3.2倍。
　　 准二级动力学方程和Elovich方程能很好地描述内源柱撑土和外源柱撑土对Hg2+、Pb2+的吸附过程,化学吸附控制了吸附过程的速度。且平衡吸附量qeq与平衡浓度Ceq之间的关系符合Freundlich等温方程。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 含重金属的废水概述

1.1.1 重金属废水的来源及特点

1.1.2 重金属废水的危害性

1.1.3 重金属废水治理的必要性

1.1.4 重金属废水处理发展现状

1.2 国内外膨润土的改性情况

1.2.1 酸改性

1.2.2 煅烧改性

1.2.3 钠化改性

1.2.4 无机柱撑改性

1.2.5 有机柱撑改性

1.2.6 有机-无机复合膨润土

1.3 改性膨润土在吸附废水重金属离子中的应用

1.3.1 吸附时间

1.3.2 吸附温度

1.3.3 pH

1.3.4 重金属离子初始浓度

1.4 本论文的学术构想与研究内容

1.4.1 本课题的构想与思路

1.4.2 课题的研究内容

第二章 实验原理方法及仪器设备

2.1 实验材料

2.1.1 膨润土原土

2.1.2 化学试剂及其它材料

2.1.3 仪器设备

2.2 材料的表征

2.2.1 X射线衍射(XRD)分析

2.2.2 比表面积的测定

2.2.3 扫描电镜(SEM)分析

第三章 柱撑蒙脱石的制备

3.1 传统方法与新方法的柱撑比较

3.2 传统外源柱撑法制备柱撑蒙脱石

3.3 内源柱撑法制备柱撑蒙脱石

3.3.1 单因素试验

3.3.2 正交实验设计

3.4 柱撑正交实验结果分析

3.4.1 XRD分析与讨论

3.4.2 比表面积结果分析与讨论

3.4.3 SEM扫描结果分析与讨论

3.5 本章小结

第四章 内源柱撑蒙脱石(I-PMt)吸附去除重金属离子研究

4.1 含重金属离子溶液的配置及标准曲线绘制

4.1.1 溶液配置

4.1.2 双硫腙分光光度法

4.1.3 工作曲线的绘制

4.2 吸附实验

4.2.1 吸附剂用量对吸附效果的影响

4.2.2 溶液pH对吸附效果的影响

4.2.3 吸附温度对吸附效果的影响

4.2.4 吸附时间对吸附效果的影响

4.2.5 柱撑土对汞和铅的吸附动力学

4.2.6 重金属离子初始浓度对吸附效果的影响

4.2.7 I-PMt的等温吸附曲线

4.3 脱吸附试验研究

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

作者简历