近年來(lái),水體重金屬離子污染給人們的生活和健康帶來(lái)了極大的威脅。水體中重金屬離子污染的治理引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。吸附法因其吸附效率高、吸附劑可重復(fù)使用,在水體重金屬離子污染治理中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。
凹凸棒土作為一種天然礦物質(zhì)具有比表面積大、表面有大量活性吸附位點(diǎn)等特點(diǎn),是很好的重金屬離子吸附劑。本文,通過(guò)表面改性提高凹凸棒土的重金屬離子吸附性能,并將改性后的凹凸棒土引入到高分子水凝膠中,制備了聚丙烯酰胺/凹凸棒土復(fù)合水凝膠,研究了改性凹凸棒土及復(fù)合凝膠的重金屬離子吸附和解吸性能。
首先,對(duì)沉積型和熱液型凹凸棒土進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,通過(guò)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,篩選出組成和結(jié)構(gòu)適宜的凹凸棒土作為重金屬離子吸附劑。用具有重金屬離子捕捉劑之稱的單寧酸對(duì)其進(jìn)行了表面改性,并對(duì)改性前后的凹凸棒土進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。研究結(jié)果表明,熱液型凹凸棒土有更好的鎘離子吸附性能,單寧酸通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以接枝在凹凸棒土表面。
以鎘離子吸附為研究目標(biāo),探討了改性前后凹凸棒土對(duì)鎘離子吸附性能的影響因素,用Lagergren擬一階和擬二階動(dòng)力學(xué)模型、Langmuir,F(xiàn)reundlich,D-R吸附等溫線對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬,研究了吸附熱力學(xué),并對(duì)解吸影響因素及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,吸附過(guò)程最佳pH為6.0,初始鎘離子濃度越大、反應(yīng)溫度越高,吸附量越大。吸附過(guò)程符合Lagergren擬二階動(dòng)力學(xué)模型,化學(xué)吸附是吸附過(guò)程的控制步驟。Langmuir吸附等溫線能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的擬合,吸附是自發(fā)進(jìn)行的吸熱過(guò)程。被吸附的鎘離子可以用0.1 mol/L的HCl溶液進(jìn)行解吸,解吸速度較快,30min內(nèi)即可達(dá)到解吸平衡。
將單寧酸改性凹凸棒土引入到聚丙烯酰胺凝膠內(nèi),制備了聚丙烯酰胺/單寧酸改性凹凸棒土復(fù)合水凝膠,研究了凹凸棒土含量對(duì)復(fù)合凝膠的結(jié)構(gòu)和鎘離子吸附性能的影響,對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了擬合,并探討了解吸過(guò)程的影響因素和解吸動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明,隨著凹凸棒土含量的增加,復(fù)合凝膠孔徑變小,孔壁變厚,溶脹率降低。吸附過(guò)程傳質(zhì)機(jī)理分為膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散兩部分,化學(xué)吸附是吸附控制步驟。0.1 mol/L的CH3COOH能夠?qū)⑽降逆k離子解吸,解吸平衡在120min內(nèi)達(dá)到。
關(guān)鍵詞:
凹凸棒土 單寧酸 復(fù)合凝膠 水體污染 重金屬離子 吸附性能 解吸性能
作者:
呂超
學(xué)位授予單位:
天津工業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位:
碩士
學(xué)科專業(yè):
材料科學(xué)與工程
導(dǎo)師姓名:
張桂芳
學(xué)位年度:
2014
語(yǔ)種:
中文
分類號(hào):
X52 O647.3
在線出版日期:
2015年07月30日
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