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《西北农林科技大学》 2012年
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改性膨润土的制备及其吸附性能的研究

郑东升  
【摘要】:我国已探明的膨润土储量居世界首位,但实际中直接应用较少,这是由于天然膨润土受自身因素的限制,其吸附能力无法达到用于污染治理的要求。经过改性的膨润土可制成各种性能良好的吸附材料,并已在环境污染治理方面发挥着重要作用,因此对其进行深入的开发研究将获得更高的经济及社会效益。 本实验采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和壳聚糖季铵盐(HACC)对钠基膨润土进行协同改性,制备新型吸附材料,根据不同的吸附对象,调查了最佳有机膨润土制备工艺,将其用于对模拟废水的处理。研究了影响改性膨润土吸附单一有机污染物苯胺、苯酚及其复合污染物苯胺与Cd~(2+)、苯酚与Cd~(2+)的主要因素,分析其吸附特性。 在单一有机物吸附实验中,利用XRD和红外对膨润土原土和改性膨润土进行表征,发现膨润土原土已被CTMAB和HACC改性,制备了一种新的吸附材料;探讨了影响吸附的主要参数,包括吸附剂投加量、溶液初始pH值、吸附时间、吸附温度及外加无机盐离子。结果表明:吸附剂投加量均为3.0g较好;改性膨润土对苯胺的吸附几乎不受吸附温度和溶液pH影响,但pH对苯酚吸附有较大的影响,pH为12时有最大的去除效果,且吸附温度的升高不利于对苯酚的吸附,故吸附温度20℃适宜;吸附均能在40min内到达吸附平衡,遵循准二阶动力学模型;外加无机盐可促进改性土对苯胺的吸附,但对苯酚的吸附会产生抑制作用。深入研究了有机膨润土的吸附再生性能,发现0.1mol/LHCl溶液可用于对苯酚改性膨润土复合材料的再生;1mol/L NaOH溶液可用于对苯酚改性膨润土复合材料的再生。 在复合吸附试验中,初步研究了初始溶液pH、吸附剂投加量、吸附时间、复合污染物初始浓度等因素对吸附效果的影响。总结出相关的规律:吸附剂投加量均为4.0g较好;改性后的膨润土在较宽的pH值(3-9)范围内对复合污染物都有较强的吸附率;改性膨润土有吸附苯胺、苯酚的有机层,可快速达到吸附平衡,Cd~(2+)在40min时到达吸附平衡,且吸附过程均遵循准二阶动力学模型;Cd~(2+)的存在对苯胺、苯酚的吸附率基本没有影响,但苯胺、苯酚的存在对Cd~(2+)的吸附有促进作用;该有机膨润土在此实验条件下对有机物和重金属吸附原理不同,对苯胺、苯酚的吸附主要通过分配作用来实现,而对Cd~(2+)的吸附则主要通过螯合作用来完成。 吸附温度控制在20℃,绘制了单一、复合条件下有机膨润土对苯胺、苯酚及Cd~(2+)的等温吸附曲线,采用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对实验数据进行拟合,表明单一处理条件下,苯胺在有机膨润土上的吸附符合Freundlich模型;苯酚在有机膨润土上的吸附可用Langmuir和Freundlich模型描述;复合条件下,有机污染物苯胺、苯酚在有机膨润土上的吸附符合Freundlich模型,但对于Cd~(2+),两个模型都不能描述其在改性膨润土上的吸附行为,原因有待进一步探索研究。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703

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