改性膨润土制备及其对Cr6+、Ni2+重金属离子的吸附特性研究

论文摘要

膨润土因在我国储量丰富且具有许多优良的性能而被广泛应用于水处理中。但是膨润土原土的吸附效果并不理想,本文将膨润土通过不同方法进行改性,以期得到一种有效去除重金属离子的吸附剂,为价廉高效且资源丰富的膨润土的应用开拓更广阔的空间。以膨润土提纯土为原料,制备了钠化膨润土、焙烧膨润土、有机改性土和锰基土,通过静态吸附试验研究投加量、吸附时间、pH值和水温对膨润土去除Cr6+、Ni2+的影响,确定了各种改性膨润土吸附Cr6+、Ni2+的最佳条件。同时进行了等温吸附研究,结果表明：Freundlich吸附等温模式和Langmuir吸附等温模式都能很好地描述改性膨润土对Cr6+、Ni2+的吸附等温线,但Freundlich吸附等温模式能更好地对其进行描述,这说明改性膨润土的吸附是介于单层或多层吸附之间,同时膨润土的吸附表面是不均匀的。进行了改性膨润土吸附Cr6+、Ni2+的动力学研究,分别用准一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内扩散方程对动力学曲线进行拟合。结果发现,改性膨润土对Cr6+、Ni2+具有良好的吸附性能,动力学数据满足准二级动力学方程。吸附受界面扩散和颗粒内扩散控制,两种吸附过程同时进行。最后,对提纯土和各种改性膨润土去除Cr6+、Ni2+的效果进行了比较。结果表明改性膨润土的吸附性能较提纯土有很大提高。对于钠化膨润土来说,是因为钠化改性后膨润土比提纯土含有更多的可交换阳离子。而对于450℃焙烧土和600℃焙烧土来说,是因为在焙烧过程中,膨润土原土随着水温的上升先后失去了表面水、水化水和结构骨架中的结合水,这将大大减小水膜对Cr6+、Ni2+的吸附阻力,从而提高了吸附性能。有机改性土因其层间距明显增大,从而有利于以大阴离子团Cr2O72-或CrO42-存在的Cr6+进入膨润土层间,可发生层间交换吸附作用、层间吸附作用以及层间络合沉淀作用,这几种作用的共同发生,使得有机改性土的吸附性能大大提高。经过锰化改性的膨润土对Cr6+、Ni2+等重金属离子有良好的氧化还原等化学活性与表面吸附。通过锰氧化物的改性与优化,使膨润土的吸附性能得到了很大的改善。综合各种实验数据及理论分析,改性膨润土在环境保护,特别是重金属离子废水处理中的应用具有重大的意义,在环境污染治理方面将有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 膨润土概述
• 1.1.1 膨润土的概念
• 1.1.2 膨润土的化学组成和结构特性
• 1.1.3 膨润土的应用
• 1.2 膨润土的改性及其处理含重金属离子废水的研究
• 1.2.1 国内膨润土处理重金属离子废水的研究现状
• 1.2.2 国外膨润土处理重金属离子废水的研究现状
• 1.3 课题研究目的和意义
• 1.4 论文的研究内容
• 2 试验材料、设备及研究方法
• 2.1 试验材料与主要试剂
• 2.2 试验主要仪器及设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 六价铬离子的测定
• 2.3.2 镍离子的测定
• 2.3.3 模拟废水的配制
• 2.3.4 静态吸附试验
• 2.3.5 重金属离子去除率及吸附量的计算方法
• 3 改性膨润土的制备
• 3.1 膨润土的提纯
• 3.2 钠化膨润土的制备及性能测试
• 3.2.1 钠化膨润土的制备
• 3.2.2 钠化膨润土的性能测试
• 3.3 焙烧膨润土的制备
• 3.4 有机膨润土的制备
• 3.4.1 有机化的原理
• 3.4.2 改性剂的种类
• 3.4.3 制备有机改性剂
• 3.4.4 制备有机改性膨润土
• 3.5 锰基改性膨润土的制备
• 3.5.1 锰的氧化物特性
• 3.5.2 锰基改性膨润土的制备
• 6+、Ni²⁺的吸附研究'>4 各种膨润土对Cr⁶⁺、Ni²⁺的吸附研究
• 6+、Ni²⁺去除率的影响'>4.1 各种膨润土投加量对Cr⁶⁺、Ni²⁺去除率的影响
• 6+、Ni²⁺的影响'>4.2 吸附时间对各种膨润土去除Cr⁶⁺、Ni²⁺的影响
• 6+、Ni²⁺的影响'>4.3 PH值对各种膨润土去除Cr⁶⁺、Ni²⁺的影响
• 6+、Ni²⁺的影响'>4.4 水温对各种膨润土去除Cr⁶⁺、Ni²⁺的影响
• 6+、Ni²⁺的优化条件'>4.5 各种膨润土吸附Cr⁶⁺、Ni²⁺的优化条件
• 6+、Ni²⁺的等温吸附研究'>4.6 各种改性膨润土对Cr⁶⁺、Ni²⁺的等温吸附研究
• 6+、Ni²⁺的等温吸附曲线'>4.6.1 Cr⁶⁺、Ni²⁺的等温吸附曲线
• 4.6.2 等温吸附模型
• 6+、Ni²⁺的动力学研究'>4.7 改性膨润土吸附Cr⁶⁺、Ni²⁺的动力学研究
• 6+、Ni²⁺的动力学曲线的绘制'>4.7.1 改性膨润土吸附Cr⁶⁺、Ni²⁺的动力学曲线的绘制
• 4.7.2 吸附动力学方程
• 6+、Ni²⁺的吸附机理探讨'>4.8 改性膨润土对Cr⁶⁺、Ni²⁺的吸附机理探讨
• 6+、Ni²⁺去除率的比较'>4.8.1 不同膨润土对Cr⁶⁺、Ni²⁺去除率的比较
• 4.8.2 吸附机理初探
• 5 结论
• 5.1 试验结果
• 5.2 存在问题
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献