復(fù)合改性蒙脫土對水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究.pdf

1、蒙脫土屬于硅鋁酸鹽類礦物，物豐價(jià)廉。蒙脫土具有層狀結(jié)構(gòu)，從而形成了大的比表面積，其層間可交換陽離子，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在水處理方面能有效吸附重金屬離子。實(shí)踐證明，天然蒙脫土經(jīng)過改性之后能夠大幅度提升對重金屬離子的吸附能力，所以對蒙脫土進(jìn)行改性的方法及應(yīng)用研究，在重金屬離子污染治理方面具有重要意義。
　　本論文在對蒙脫土進(jìn)行改性研究的基礎(chǔ)上，選擇溴化十六烷基吡啶(CPB)和乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)對蒙脫土進(jìn)行改性，分別制備了

2、CPB改性蒙脫土吸附劑CPB-MMT(CM)和CPB與EDTA復(fù)合改性蒙脫土吸附劑CPB-EDTA-MMT(CEM)，配置重鉻酸鉀(K2Cr2O4)模擬含鉻廢水，以去除廢水中的Cr(Ⅵ)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用X射線衍射(X-ray diffraction，XRD)、比表面積與孔徑分析(BET)、掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM)、傅立葉變換紅外光譜分析(Fourier transform in

3、frared，F(xiàn)T-IR)及Zeta電位(Zeta potential)等表征手段對原蒙脫土以及制備的改性蒙脫土吸附劑進(jìn)行表征。結(jié)合表征結(jié)果分析了不同的制備條件對CPB改性蒙脫土吸附劑和復(fù)合改性蒙脫土吸附劑的結(jié)構(gòu)以及性能的影響，篩選出了最佳的制備條件;優(yōu)化了CPB-EDTA-MMT對Cr(Ⅵ)的吸附工藝條件;最后對反應(yīng)過程的吸附等溫方程及吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)論如下:
　　制備CPB改性蒙脫土吸附劑CPB-MMT，結(jié)果表

4、明，CPB濃度為5g/L時(shí)制備的吸附劑CM-5吸附效果最好，結(jié)合XRD、BET、FT-IR、SEM、Zeta電位等表征結(jié)果分析可知:加入大分子CPB后，MMT的層間距由0.95nm增大至1.69nm;在酸性和弱堿性條件下，MMT表面的帶電性由負(fù)電變?yōu)檎?由于孔道被大分子堵塞，比表面積減小;但其結(jié)構(gòu)并未遭到破壞，以上諸點(diǎn)表明:CPB已成功改性蒙脫土。
　　為了進(jìn)一步提高吸附劑的吸附性能，對蒙脫土進(jìn)行復(fù)合改性，制備了復(fù)合改性蒙脫土吸

5、附劑CPB-EDTA-MMT，篩選出最佳的制備條件為:改性劑加入方式為同時(shí)加入、固液比為1.0％、改性劑配比nCPB∶nEDTA=1∶1、超聲功率為90W，制備的復(fù)合改性MMT樣品CEM-1/1性能最優(yōu)，對水溶液中Cr(Ⅵ)去除率可達(dá)99.19％，單位吸附量為11.91mg/g，相比CPB改性蒙脫土樣品CM-5，增加了4.80mg/g。結(jié)合XRD、BET、FT-IR、SEM、Zeta電位等表征結(jié)果分析可知:CPB與EDTA成功改性蒙脫土

6、，蒙脫土的層間距增大至2.12nm，比表面積減小至10.690m2/g，孔容、孔徑也由于孔道堵塞效應(yīng)而相應(yīng)地減小，吸附Cr(Ⅵ)后的吸附劑的紅外吸收圖譜中醇羥基吸收峰的出現(xiàn)表明EDTA分子與Cr(Ⅵ)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，蒙脫土經(jīng)過復(fù)合改性后結(jié)構(gòu)性質(zhì)依舊未發(fā)生改變。
　　確定復(fù)合改性蒙脫土CEM-1/1的最佳吸附工藝條件為:室溫條件下，吸附劑的投加量為2.50g/L，含鉻廢水的pH為6.0，初始濃度為50mg/L。
　　分別使

7、用Langmuir、Freundlich吸附等溫方程對CEM-1/1的吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并分析，表明Cr(Ⅵ)在復(fù)合改性蒙脫土上的吸附過程與Langmuir吸附等溫模型(R2＞0.999)較為吻合;通過擬合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，顯示Cr(Ⅵ)在復(fù)合改性蒙脫土上的吸附過程與擬二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程較為吻合，表明整個(gè)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中有化學(xué)吸附作用的存在。
　　采用顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程對復(fù)合改性MMT樣品CEM-1/1吸附Cr(Ⅵ)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，從中