有机、无机改性膨润土的制备及其在废水处理中的应用研究

摘要

本文采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)制备了一系列不同配比的阴-阳离子有机膨润土，研究了其对水中苯酚、苯胺的吸附去除性能、规律及机理；并且研究了稀土改性膨润土的制备工艺条件及其用于含磷废水处理的吸附工艺条件。研究结果表明，阴-阳离子有机膨润土有机碳含量明显大于原土；其吸附苯酚的最佳配比为140CTMAB/10SDS；对25mL苯酚浓度为50mg/L的废水，在pH值为6,改性剂用量为0.8g，振荡吸附60min时，去除效率达到77.21％；等温吸附实验表明，在常温下，改性膨润土对苯酚的最大饱和吸附量为23.5849mg/g，并且该曲线能较好的符合Langmuir模型；表面吸附和分配作用的机理探讨表明其对苯酚以表面吸附为主。正交实验得出阴-阳离子有机膨润土吸附苯胺最佳配比为70CTMAB/20SDS；对25mL苯胺浓度为10mg/L的废水，在pH值为8，改性剂用量为1.0g，振荡吸附60min时，去除效率达到75.78％；等温吸附实验表明，在常温下，改性膨润土对苯胺的最大饱和吸附量为14.1205mg/g，并且该曲线能较好的符合Freundlich模型；表观热力学参数说明改性吸附剂对苯胺吸附是以化学吸附为主的吸热熵增型反应、呈现增温正效应；曲线拟合结果表明最佳吸附动力模型为指数Ⅱ模型，并确定了动力学常数为0.9174；通过IR的表征，说明有机改性剂进入了膨润土层间，增大了有机改性膨润土的吸附作用，具有协同增溶的作用；通过SEM的表征说明表面活性剂加入后可能进入附在了膨润土的表面，表面填塞了表面活性剂基团，改性后的膨润土比表面积增加。正交实验得出稀土改性膨润土最佳制备工艺条件：浸泡硫酸浓度为15％，浸泡La<'3+>浓度为0.4％，常温条件下各浸泡12h，浸泡La<'3+>溶液pH值为10，焙烧2.0h时；在50mL，50mg/L的模拟磷酸盐废水中，溶液pH值在3～6之间，振荡吸附时间为60min，改性吸附剂投加量为0.1g，去除率达到98.06％；等温吸附实验表明，在常温下，改性膨润土对磷的最大饱和吸附量为38.85mg/g，并且该曲线能较好的符合Langmuir模型；表观热力学参数说明其对磷的吸附是以物理吸附为主的放热熵减型反应、呈现增温负效应；曲线拟合结果表明其最佳吸附动力模型为指数Ⅱ模型，并确定了动力学常数为0.9507；通过IR的表征，说明稀土改性膨润土改变了膨润土的亲水特性，引起羟基间的缔合变小；通过SEM的表征说明稀土加入后可能附着在膨润土的表面，表面填塞了稀土，改性后的膨润土比表面积增大。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1膨润土的性质

1.1.1结构

1.1.2物理性质

1.2膨润土改性

1.2.1机械力活化

1.2.2热活化

1.2.3酸活化

1.2.4有机活化

1.3膨润土在水处理中的应用

1.3.1单阳离子在水处理中的应用

1.3.2双阳离子有机膨润土在废水处理中的应用

1.3.3阴-阳离子有机膨润土在废水处理中的应用

1.3.4稀土改性膨润土在水处理中的应用

1.4本论文研究意义及内容

2阴-阳离子有机膨润土对苯酚的吸附研究

2.1研究方法

2.1.1实验试剂及仪器

2.1.2测定方法

2.1.3阴-阳离子(CTMAB/SDS)有机膨润土的制备

2.1.4基本实验方法

2.2实验结果与讨论

2.2.1不同配比的阴-阳离子有机膨润土对水中苯酚去除效率的影响

2.2.2 pH值对苯酚吸附效果的影响

2.2.3阴-阳离子有机膨润土用量对苯酚吸附的影响

2.2.4吸附时间对苯酚吸附的影响

2.2.5等温吸附实验

2.3阴-阳离子有机膨润土在水土界面上的吸附分配贡献率

2.3.1有机碳的测定及分析

2.3.2表面吸附和分配作用的相对贡献量

2.3.3表面吸附和分配作用的变化规律探讨

2.4改性膨润土IR表征

2.5本章小结

3阴-阳离子有机膨润土对苯胺的吸附研究

3.1研究方法

3.1.1实验主要药品与仪器

3.1.2苯胺的测定

3.1.3阴-阳离子有机膨润土的制备

3.1.4基本实验方法

3.2实验结果与讨论

3.2.1不同配比的阴-阳离子有机膨润土对水中苯胺去除效率的影响

3.2.2 pH值对苯胺吸附效果的影响

3.2.3阴-阳离子有机膨润土用量对苯胺吸附效果的影响

3.2.4吸附时间对苯胺吸附效果的影响

3.2.5正交实验表设计与分析

3.2.6等温吸附实验

3.2.7表观热力学参数

3.2.8吸附动力学

3.2.9改性土表征

3.3吸附机理探讨

3.4本章小节

4稀土改性膨润土对磷的吸附研究

4.1研究方法

4.1.1实验药品及仪器

4.1.2测定方法

4.1.3改性膨润土的制备

4.1.4单因素实验

4.1.5正交实验

4.1.6基本实验方法

4.2实验结果与讨论

4.2.1磷酸二氢盐溶液pH值对磷吸附效果的影响

4.2.2吸附时间对磷吸附效果的影响

4.2.3改性吸附剂用量对磷吸附效果的影响

4.2.4等温吸附实验

4.2.5表观热力学参数

4.2.6吸附动力学

4.2.7改性土表征

4.3吸附机理探讨

4.4本章小节

5结论

致谢

参考文献