改性凹凸棒石和TEOS-APTES-PVP納米纖維制備及對(duì)水體重金屬吸附研究.pdf

1、目前，重金屬離子肆意排放造成水源污染屢見(jiàn)不鮮，尋找科學(xué)有效的解決重金屬問(wèn)題的技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。雖然處理重金屬?gòu)U水技術(shù)眾多，但吸附法因高效，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。吸附劑對(duì)去除效果起到至關(guān)重要的作用。本文主要研究了ATP和納米纖維對(duì)Pb(II)和Cd(II)吸附性能。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：
　　1.改性ATP對(duì)廢水中Pb(II)和Cd(II)的吸附研究
　　對(duì)天然ATP用鹽酸提純處理，3-氨丙基乙氧基硅烷為改性劑，成功地合成改性

2、ATP，主要采用SEM、XRD、BET、FTIR和TGA對(duì)改性前后ATP的物理形貌和化學(xué)組成進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果顯示改性ATP比表面積增大，呈介孔結(jié)構(gòu)，表面含有-OH、-NH2等官能團(tuán)；
　　此外研究其對(duì)水溶液中Pb(II)和Cd(II)的去除效果。通過(guò)單因素靜態(tài)實(shí)驗(yàn),考察吸附劑用量、吸附時(shí)間、溫度、離子初始濃度、pH值等因素；同時(shí)還研究其脫附再生和等溫吸附模型和吸附動(dòng)力學(xué)模型；另外還研究了Pb(II)和Cd(II)雙組分體系的競(jìng)爭(zhēng)

3、行為，結(jié)果如下：
　　（1）改性ATP對(duì)Pb(II)和Cd(II)的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在溫度308 K下對(duì)Pb(II)和Cd(II)的最大平衡吸附量為241.42 mg·g-1和87.72 mg·g-1；等溫吸附數(shù)據(jù)模擬表明改性ATP對(duì)Pb(II)和Cd(II)的吸附行為符合Langmuir等溫吸附方程。改性ATP對(duì)水溶液Pb(II)和Cd(II)的吸附行為滿足準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Elovich動(dòng)力學(xué)方程，說(shuō)明該吸附含有化學(xué)吸附和離子

4、交換。
　　（2）對(duì)Pb(II)和Cd(II)混合體系的吸附結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，改性ATP在雙組分混合體系對(duì)離子的吸附量均小于對(duì)各自單體系離子的吸附量；改性ATP與Pb(II)和Cd(II)親和力大小為：Pb(II)>Cd(II)。
　　（3）解吸再生實(shí)驗(yàn)表明，1 mol·L-1EDTA對(duì)Pb(II)和Cd(II)的解吸效果明顯優(yōu)于HCl，NaOH解吸液，經(jīng)過(guò)3次循環(huán)再生后，對(duì)Pb(II)再生率為50.23％，Cd(II)的再生率

5、為70.42%。
　　2.TEOS/APTES/PVP納米纖維對(duì)廢水中Pb(II)和Cd(II)的吸附性能研究
　　以正硅酸乙酯（TEOS）為前軀體，3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）為改性劑，將溶膠-凝膠技術(shù)和靜電紡絲技術(shù)結(jié)合成功地合成TEOS/APTES/PVP納米纖維。傅里葉紅外光譜（FT-IR）以及掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)納米纖維形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行表征，表征顯示納米纖維表面光滑，無(wú)液滴或串珠、直徑分布均勻、表

6、面含有-NH2，Si-O-Si等官能團(tuán)。
　　另外考察吸附時(shí)間、吸附溫度、吸附劑用量、離子初始濃度和溶液pH對(duì)納米纖維吸附廢水中Pb(II)和Cd(II)影響。在308 K下納米纖維對(duì)Pb(II)和Cd(II)的飽和吸附量分別為258.21 mg·g-1和168.52 mg·g-1。等溫吸附結(jié)果表明納米纖維對(duì)Pb(II)和Cd(II)的吸附過(guò)程滿足Langmuir吸附模型。動(dòng)力學(xué)結(jié)果分析表明，納米纖維對(duì)水溶液Pb(II)和Cd(I