表面改性纳米高岭石材料的制备及其重金属离子吸附性能研究

摘要

废水中重金属可以在人体富集，对人体健康造成重大的威胁，高岭土作为粘土矿物具有环境修复和净化功能，所以其在重金属处理方面的应用逐渐被重视起来。但是高岭土矿物本身对重金属吸附能力较差，需要对其进行改性以提高吸附量和吸附选择性。本工作先对高岭石进行剥离纳米化，后以不同硅烷偶联剂对其进行表面改性，将所得改性高岭石对溶液中Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)进行吸附，研究其吸附性能。具体研究内容和结论如下： (1)以DMSO为插层剂，加入过氧化氢，反应产生的能量使高岭石剥离，得到平均厚度为2.8nm的纳米高岭石。将3-氨丙基三甲氧基硅烷通过缩合的方式嫁接到纳米高岭石表面，得到氨基改性纳米高岭石。其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)最大吸附容量分别为48.38mg/g和37.49mg/g，而且对两种离子的吸附都更符合准二级动力学方程和Langmuir模型。在Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)竞争吸附体系中，表现出对Pb(Ⅱ)更好的选择性。 (2)将（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷缩合到纳米高岭石表面，得到巯基改性纳米高岭石。其对Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大吸附容量为分别为11.98mg/g和9.20mg/g，分别符合Freundlich模型和Langmuir模型，且对两种离子的吸附都更符合准二级动力学方程。在Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)竞争吸附体系中，表现出对Hg(Ⅱ)显著的选择性。 (3)用机械化学法制备了氨基改性纳米高岭石，并探究了其对Pb(II)的吸附性能。发现最大吸附容量为45.32mg/g，比插层剥离法改性高岭石呈现出更优的吸附性能。

目录

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第一章 绪 论

1.1 废水中重金属污染简介

1.2 高岭石对废水中重金属的吸附

1.3 研究主要内容和意义

第二章 实验材料及方法

2.1 实验试剂和仪器

2.2 测试仪器及条件

2.3 分析方法

第三章 氨基改性纳米高岭石及其对Pb(II)、Cd(II)的吸附性能

3.1 引 言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 巯基改性纳米高岭石及其对Hg(II)、Pb(II)的吸附性能

4.1 引 言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 机械化学法制备改性纳米高岭石及其对Pb(II)的吸附性能

5.1 引 言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢