CTMABEn复合改性膨润土的制备及对水体中Pb2+的吸附研究论文

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膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究

膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究

膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究摘要:膨润土是一种广泛应用的吸附材料,其在环境治理、水处理等领域具有重要的应用价值。

本文通过实验研究了膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能,探讨了不同制备条件对吸附材料性能的影响,并提出了进一步研究的方向。

关键词:膨润土,吸附材料,制备,表征,吸附性能1. 引言膨润土是一种具有层状结构的天然矿物材料,其具有较大的比表面积和孔隙结构,因此在环境治理和水处理等方面具有良好的吸附能力。

膨润土基吸附材料以其优异的吸附性能被广泛应用于废水处理、气体吸附、土壤修复等领域。

了解膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能,对于深入研究其应用机理和提高吸附效率具有重要意义。

2. 膨润土基吸附材料的制备膨润土基吸附材料的制备方法通常包括机械混合法、化学合成法和物理-化学法等。

机械混合法是最简单的方法,通过机械搅拌将膨润土与添加剂混合,形成吸附材料。

化学合成法可通过添加化学试剂改变膨润土的结构及性质,进而提高吸附性能。

物理-化学法则结合机械混合和化学合成的优点,通过物理和化学方法对膨润土进行处理,制备吸附材料。

3. 膨润土基吸附材料的表征膨润土基吸附材料的表征方法主要包括比表面积测试、孔隙分析、形貌观察等。

比表面积测试通常采用氮气吸附法,根据吸附等温线计算出吸附材料的比表面积。

孔隙分析则可通过压汞法或气体吸附法测定吸附材料的孔隙结构及孔径分布。

形貌观察则可通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术,观察吸附材料的微观形貌和结构。

4. 膨润土基吸附材料的吸附性能研究膨润土基吸附材料的吸附性能主要体现在吸附容量和吸附速率上。

吸附容量是指吸附材料单位质量对目标物质的吸附量,可通过静态吸附实验或动态吸附实验进行测试。

吸附速率则是指吸附材料对目标物质的吸附速度,可通过动态吸附实验中吸附曲线的斜率来评估。

此外,pH值、温度、离子强度等环境因素也会对膨润土基吸附材料的吸附性能产生影响。

膨润土对pb(Ⅱ)吸附机理的研究探讨

膨润土对pb(Ⅱ)吸附机理的研究探讨
第 39 卷第 10 期 圆园19 年 10 月
工业水处理 陨灶凿怎泽贼则蚤葬造 宰葬贼藻则 栽则藻葬贼皂藻灶贼
灾燥造援39 晕燥援10 Oct.袁圆园19
DOI院10.11894/iwt.Fra bibliotek018-0794
膨润土对 Pb渊域冤吸附机理的研究探讨
郭春芳
渊山东轻工职业学院袁山东淄博 255300冤
咱摘要暂 从动力学与热力学角度研究了膨润土浓度尧吸附时间尧温度对膨润土吸附 Pb渊域冤性能的影响遥 结果表 明袁膨润土对 Pb渊域冤具有较强的吸附性能遥 吸附速率 k 为 0.09 g/渊mg窑h冤袁服从假二级吸附动力学方程曰吸附率随膨 润土浓度尧温度的升高而提高曰膨润土对 Pb渊域冤的吸附符合 Langmuir 模型曰该吸附是一个自发尧吸热袁物理表面吸附 和化学离子交换吸附并存的吸附过程遥
催化性能咱J暂. 无机化学学报袁2002袁18渊10冤院1015-1018.
研究咱J暂. 人工晶体学报袁2011袁40渊4冤院917-920. 咱9暂 洪保. 基于 ZIF-8 复合物的光催化剂的制备及降解有机染料研
究咱D暂. 辽宁院辽宁大学袁2016. 咱10暂 吴有根袁么雪梅袁赵彦英. 金属有机框架化合物 ZIF-8 的制备及
吸附性能研究咱J暂. 科学教育研究袁2015袁28院88-90. 咱11暂 丁士文袁张绍岩袁刘淑娟袁等. 直接沉淀法制备纳米 ZnO 及其光
咱4暂 Guo M Y袁Ng A M C袁Liu F袁et al. Effect of native defects on photo鄄 catalytic properties of ZnO 咱J暂. J. Phys. Chem. C袁2011袁115 渊22冤院 11095-11101.

Al_CTMAB复合膨润土同时吸附处理水中菲和磷酸根

Al_CTMAB复合膨润土同时吸附处理水中菲和磷酸根

Al 2CTMAB 复合膨润土同时吸附处理水中菲和磷酸根朱润良,朱利中3,朱建喜(浙江大学环境科学系污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,杭州 310028)摘要:用AlCl 3和溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB )共同改性制得无机2有机复合膨润土Al 2CTMAB 2Bent ,并研究其同时吸附处理水中菲和PO 3-4的性能.结果表明,在菲和PO 3-4的初始浓度分别为1mg/L 和5mg/L (以P 计)、水土比为800∶1时,Al 2CTMAB 2Bent 对菲和PO 3-4的去除率分别为9613%和9012%.Al 2CTMAB 2Bent 沉降性能良好,沉降1h 后剩余浊度比相应的有机膨润土下降8114%,为解决实际污水处理中有机膨润土固2液分离难题提供依据.关键词:无机2有机复合膨润土;菲;磷酸盐;吸附;水处理中图分类号:X70311 文献标识码:A 文章编号:025023301(2006)0120091204收稿日期:2005201212;修订日期:2005202220基金项目:国家自然科学基金项目(50378081);国家高技术研究发展计划(863)项目(2002AA302305)作者简介:朱润良(1979~),男,硕士研究生,主要从事污水处理吸附剂开发研究.3通讯联系人Simultaneous Sorption of Aqueous Phenanthrene and Phosphate onto Bentonites Modif ied with AlCl 3and CTMABZHU Run 2liang ,ZHU Li 2zhong ,ZHU Jian 2xi(K ey Laboratory of Pollution Remediation and Ecosystem Health of Ministry of Education ,Department of Environment Science ,Zhejiang University ,Hangzhou 310028,China )Abstract :Inorganic 2organic bentonites (Al 2CTMAB 2Bent )were synthesized by modifying bentonites with AlCl 3and cetyltrimethyl ammonium bromide (CTMAB ).Simultaneous sorption of aqueous phenanthrene and phosphate onto Al 2CTMAB 2Bent were examined.Removal rates of phenanthrene and phosphate from water are 9613%and 9012%,res pectively ,at their res pective initial concentrations of 1mg/L and 5mg/L when the added amount of Al 2CTMAB 2Bent was 1125g/L.The residual turbidity of Al 2CTMAB 2Bent suspension decreased 8114%comparing to that of organobentonite sus pension after 1hour settlement.Thus inorganic 2organic bentonite can be used to treat wastewater containin g both organic pollutants and phosphate.K ey w ords :inorganic 2organic bentonites ;phenanthrene ;phosphate ;sorption ;water treatment 我国污水处理过程中常将生活污水和各种工业废水混合后集中处理,导致污水中大量有机物和磷酸盐共存.传统污水处理工艺能有效去除易生物降解有机物和部分磷酸盐,但处理后的出水中仍含有难降解有机物和磷酸盐,有必要对其进行深度处理.许多学者分别开发了多种水中难降解有机物或磷酸根的吸附剂[1~4],但鲜见能同时有效吸附去除这2类污染物的相关报道.有机膨润土对水中有机物有良好吸附性能[2,5],而负载铝的粘土矿物或多孔材料能有效吸附水中PO 3-4[3,6,7].因此,有机膨润土负载铝后有可能同时吸附去除水中难降解有机物和PO 3-4.此外,有机膨润土沉降性能较差,固2液分离困难,负载铝后有望改善其沉降性能,使其更适用于实际污水处理.本文用AlCl 3和溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB )共同改性制得了无机2有机复合膨润土,研究了其同时吸附处理水中菲和PO 3-4的性能,试图开发一种能同时去除水中难降解有机物和PO 3-4的高效吸附剂.1 材料与方法111 实验材料和仪器钙基膨润土(Bent )取自内蒙古自治区,其阳离子交换容量(CEC )为11084mmol/g.AlCl 3・6H 2O 、菲、磷酸二氢钾和CTMAB 均为分析纯.主要仪器有Shimadzu UV 22450紫外可见分光光度计,Agilent 1100series 高效液相色谱,Rigaku D/MAX 22550PC 型X 射线衍射仪,L ECO CS 2344碳硫测定仪,QZ201散射式浊度仪.112 无机2有机复合膨润土的制备在60℃水浴条件下,将一定量CTMAB 加入AlCl 3溶液中,搅拌10min 制得复合改性剂,然后加入过100目筛的膨润土,搅拌60min ;所得悬浮液在80~90℃烘干粉碎,过100目筛,即得无机2有机复第27卷第1期2006年1月环 境 科 学ENV IRONM EN TAL SCIENCEVol.27,No.1Jan.,2006合膨润土(Al 2CTMAB 2Bent ).本实验中CTMAB 用量固定为膨润土CEC 的012倍,AlCl 3用量分别为每g 膨润土015和110mmol Al ,产物分别记为Al 0152CTMAB 2Bent 和Al 12CTMAB 2Bent.同时制备了012CEC 的有机膨润土CTMAB 2Bent.用X 射线衍射仪和碳硫测定仪分别测定了各种膨润土的底面间距和有机碳含量,并计算了复合膨润土中负载Al 的量,结果见表1.表1 膨润土原土和各种改性膨润土的基本性质1)Table 1 Properties of original bentonite and modified bentonites土样底面间距/nmf Al/mmol ・g -1f oc /%Bent 1.520.01CTMAB 2Bent 1.53 4.65Al 0.52CTMAB 2Bents 1.500.42 4.03Al 12CTMAB 2Bents1.470.763.661)f Al 为改性膨润土中负载Al 的量,不包括膨润土原土的结构Al ;f oc 为改性膨润土有机碳含量113 吸附实验称取不同量Al 2CTMAB 2Bent 加入到25mL 的离心管中,然后向离心管中加入20mL 一定浓度菲和PO 3-4(以P 计)的混合溶液,盖紧离心管塞,25℃于150r/min 振荡4h 后以3000r/min 离心分离15min ,取上清液分析菲和PO 3-4的浓度,计算吸附量.分别用高效液相色谱和磷钼蓝分光光度法分析了水中菲和PO 3-4的浓度,测定波长分别为250nm 和700nm [8].空白实验表明,实验过程中菲和PO 3-4的损失可忽略不计.114 浊度测定按800∶1的水土比称取一定量Bent 、CTMAB 2Bent 和Al 2CTMAB 2Bent 加入25mL 水中,振荡30min 后静置不同时间,测定悬浮液浊度.2 结果与讨论211 改性膨润土吸附性能比较在菲和PO 3-4的初始浓度分别为1mg/L 和5mg/L ,水土比为800∶1条件下,比较研究了各种膨润土同时吸附水中菲和PO 3-4的性能,结果见表2.由表2可知,Bent 对菲有一定的吸附能力,对PO 3-4则几乎没有吸附作用.CTMAB 2Bent 能有效吸附去除菲,但吸附PO 3-4的能力很差.Al 2CTMAB 2Bent 基本保持了CTMAB 2Bent 对菲的吸附效果,同时对PO 3-4的吸附能力比Bent 和CTMAB 2Bent 都有极大的提高,表明负载Al 3+后,膨润土中生成了大量能吸附PO 3-4的位点.模拟污水用Al 12CTMAB 2Bent 处理后PO 3-4的剩余浓度降至0149mg/L ,达到了国家一级排放标准[9].因此,Al 2CTMAB 2Bent 能同时去除水体难降解有机物和PO 3-4,有望成为污水深度处理的高效吸附剂.表2 改性膨润土同时吸附菲和PO 3-4效果比较Table 2 Simultaneous sorption of phosphate andphenanthrene by modified bentonite土样菲PO 3-4剩余浓度/mg ・L -1去除率/%剩余浓度/mg ・L -1去除率/%Bent 0.51848.2 4.93 1.46CTMAB 2Bent 0.01898.2 4.83 3.37Al 0.52CTMAB 2Bent 0.03296.8 1.0678.8Al 12CTMAB 2Bent0.03796.30.4990.22.2 吸附等温线Al 2CTMAB 2Bent 同时吸附菲和PO 3-4的吸附等温线见图1,分别可用线性方程和Langmuir 方程对其进行拟合,结果见表3和表4.图1 Al 2CTMAB 2B ent 同时吸附菲和磷酸根的吸附等温线Fig.1 Isotherms of phenanthrene and phosphate sorption on Al 2CTMAB 2Bent 由表3可知,菲在Al2CTMAB2Bent上的吸附主要为分配作用,其中Al0.52CTMAB2Bent对菲的分配系数K p较大.有机碳标化的分配系数K oc(=K p/f oc)可表征表面活性剂的利用效率[10].从表3可知,Al0.52CTMAB2Bent的K oc比Al12CTMAB2Bent 大,表明前者有更好的表面活性剂利用率.表面活性剂在膨润土层间的密度对改性膨润土吸附有机物的性能有很大影响,在一定表面活性剂载量范围内,其密度较高时往往可以得到较大的K oc[10].从表1f oc 值可知,Al0152CTMAB2Bent的表面活性剂密度比Al12CTMAB2Bent大,因此形成了更有效的分配相,从而有较大的K oc.表3 菲等温吸附曲线线性回归方程Table3 Regression data for sorption of phenanthreneon Al2CTMAB2Bent吸附剂线性回归方程R2K p K oc Al0.52CTMAB2Bent y=2.23x-0.060.981223055300 Al12CTMAB2Bent y=1.37x-0.120.974137037400表4 PO3-4等温吸附曲线Langmuir回归方程Table4 Regression data for sorption of phosphate on Al2CTMAB2Bent吸附剂Langmuir回归方程R2Q max/mg・g-1Q Al/mg・mmol-1 Al0152CTMAB2Bent Q=5162c e/(0160+c e)01923516213148Al12CTMAB2Bent Q=9180c e/(3151+c e)01931918012193 由表4可知,Al12CTMAB2Bent对PO3-4的吸附性能比Al0152CTMAB2Bent好,饱和吸附容量Q max达到了9180mg/g,表明Al载量较大的复合膨润土产生了更多的PO3-4吸附位点.Q Al(=Q max/f Al)为用f Al标化过的饱和吸附容量,表示单位负载Al对PO3-4的饱和吸附量.2种复合膨润土的Q Al相近(≈13mg/mmol),表明其所负载的单位Al对PO3-4具有相近的吸附位.负载Al的粘土矿物、多孔材料等吸附剂表面往往含有Al—OH和Al—H2O 基团,这些基团作为活性吸附位能对水体PO3-4等阴离子产生配体交换作用[3,11].Al2CTMAB2Bent中含大量的Al—H2O基团,这类基团在水中可以部分水解而生成Al—OH,与PO3-4发生配体交换作用而将其吸附,同时向水体释放OH-.213 沉降性能各种膨润土沉降不同时间后的剩余浊度见图2.2种Al2CTMAB2Bent的沉降性能均比CTMAB2 Bent好,静置1h后剩余浊度比CTMAB2Bent分别下降了7117%和8114%.表明Al2CTMAB2Bent的沉降性能远优于CTMAB2Bent,从而更适用于实际污水处理.有机膨润土沉降性能与其颗粒微观结构有关[12,13],阳离子表面活性剂吸附到膨润土上后,其带电端朝向膨润土表面,而碳链端向外伸长,在表面活性剂碳链的相互作用下,有机膨润土细颗粒相互聚集成大颗粒,大颗粒之间可以形成许多孔隙.由于有机膨润土颗粒表面疏水,所以水分子难以进入颗粒之间的孔隙,因而孔隙之间只含少量的水而保留着大量空气(如图3),这使得有机膨润土“表观密度”小,进而导致了有机膨润土沉降性能较差.图2 膨润土悬浮液剩余浊度Fig.2 Residual turbidity of bentonite suspension有机膨润土负载了高价无机离子后,部分表面活性剂碳链的伸长方向发生了改变,由原来的向外伸长转变为向膨润土表面伸长,因而碳链之间的相互作用下降,絮凝性能降低[12,13].Al2CTMAB2Bent 表面负载的Al3+及其水解产物改变了膨润土中表面活性剂的排列方式,碳链之间的相互作用降低,生成膨润土大颗粒的几率减小,从而减少了孔隙的形成;此外,由于表面活性剂碳链影响下降,Al2 CTMAB2Bent颗粒表面疏水性降低,水分子更容易进入已经形成的颗粒之间的孔隙.因此,复合膨润土颗粒的“表观密度”比相应的有机膨润土颗粒大.因此,Al2CTMAB2Bent的沉降性能比CTMAB2Bent有极大改善.图3 有机膨润土大颗粒结构示意图Fig.3 Schematic representation of organobentonite particles3 结论Al 2CTMAB 2Bent 能同时去除水中菲和PO 3-4,在菲和PO 3-4的初始浓度分别为1mg/L 和5mg/L 、水土比为800∶1时,其对菲和PO 3-4的去除率分别为9613%和9012%.Al 2CTMAB 2Bent 对菲的吸附主要为分配作用,吸附等温线呈线性;对PO 3-4的吸附主要为配体交换作用,吸附等温线符合Langmuir 方程.负载的Al 改变了膨润土中表面活性剂碳链的伸长方向,使其颗粒表观密度增大,因此Al 2CTMAB 2Bent 沉降性能优于CTMAB 2Bent.参考文献:[1] Zhao H T ,Nagy K L ,Waples J S ,et al 1Surfactant 2templatedmesoporous silicate materials as sorbents for organic pollutants in water [J ].Environ.Sci.Technol.,2000,34:4822~4827.[2] Zhu L Z ,Ren X G ,Yu S e of cetyltrimethylammoniumbromide 2bentonite to remove organic contaminants of varying polar character from water [J ].Environ.Sci.Technol.,1998,32:3374~3378.[3] Shin E W ,Han J S.Phosphate adsorption on aluminum 2impregnated mesoporous silicates :surface structure and behavior of adsorbents [J ].Environ.Sci.Technol.,2004,38:912~917.[4] Tanada S ,K abayama M ,K awasaki N ,et al .Removal ofphosphate by aluminum oxide hydroxide [J ].J.ColloidInterface Sci.,2003,257:135~140.[5] Zhu L Z ,Chen B L.Sorption behavior of p 2nitrophenol on theinterface between anion 2cation organic 2bentonites and water [J ].Environ.Sci.Technol.,2000,34:2997~300.[6] Saha U K ,Hiradate S ,Inoue K.Retention of phosphate byhydroxyaluminosilicate 2and hydroxyaluminum 2montmorillonite complexes [J ].Soil.Sci.Soc.Am.J.,1998,62:922~929.[7] He J Z ,Cristofaro A D ,Violante parison of adsorptionof phosphate ,tartrate and oxalate on hydroxyl aluminum montmorillonite complexes [J ].Clays Clay Miner.,1999,479(2):226~233.[8] 叶伊兵.中国环境保护标准汇编———水质分析方法[M ].北京:中国标准出版社,2001.188.[9] 张中和,杭世君,李艺,等.给水排水设计手册———城镇排水(第二版)[M ].北京:中国建筑工业出版社,2004.245.[10] Bartelt 2Hunt S L ,Burns S E ,Smith J A.Nonionic organicsolute sorption onto two organobentonite as a function of organic 2carbon content [J ].J.Colloid Interface Sci.,2003,266:251~258.[11] K asama T ,Watanabe Y ,Y amada H.Sorption of phosphate onAl 2pillared smectites and mica at acidic to neutral p H [J ].Appl.Clay Sci.,2004,25:167~177.[12] Srinivasan K R ,Fogler H e of inorganao 2organo 2clays inthe removal of priority pollutants from industrial wastewaters :structure aspects [J ].Clays Clay Miner.,1990,38(3):277~286.[13] Srinivasan K R ,Fogler H e of inorganao 2organo 2clays inthe removal of priority pollutants from industrial wastewaters :adsorption of benzo (a )pyrene and chlorophenols from aqueous solutions [J ].Clays Clay Miner.,1990,38(3):287~293.。

《2024年改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》范文

《2024年改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》范文

《改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》篇一一、引言随着工业的快速发展和城市化进程的加速,废水处理成为环境保护领域亟待解决的问题。

改性膨润土吸附剂因其优异的吸附性能和低成本的特点,在废水处理中具有重要的应用价值。

本文旨在介绍改性膨润土吸附剂的制备方法,并探讨其在废水处理中的应用。

二、改性膨润土吸附剂的制备改性膨润土吸附剂的制备主要包括原料选择、膨润土的活化、改性剂的选择与添加、干燥与煅烧等步骤。

1. 原料选择膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的天然矿物,具有较高的吸附性能。

选择优质的膨润土作为原料,对于制备高性能的吸附剂至关重要。

2. 膨润土的活化膨润土的活化主要通过物理或化学方法进行。

物理活化主要采用研磨、搅拌等方法,而化学活化则常采用酸、碱等化学试剂进行处理。

活化过程可以改善膨润土的孔隙结构和比表面积,提高其吸附性能。

3. 改性剂的选择与添加改性剂的选择对于提高膨润土吸附剂的吸附性能具有重要作用。

常用的改性剂包括有机物、无机物等。

通过将改性剂与膨润土混合、搅拌、干燥等步骤,使改性剂与膨润土发生化学反应或物理吸附,从而改善其吸附性能。

4. 干燥与煅烧将改性后的膨润土混合物进行干燥,以去除其中的水分。

然后进行煅烧,使膨润土晶体结构更加稳定,进一步提高其吸附性能。

三、改性膨润土吸附剂在废水处理中的应用改性膨润土吸附剂在废水处理中具有广泛的应用,主要应用于重金属离子去除、有机物去除、油类物质去除等领域。

1. 重金属离子去除改性膨润土吸附剂具有较高的比表面积和丰富的活性位点,能够有效地吸附废水中的重金属离子。

通过改性膨润土吸附剂的吸附作用,可以降低废水中重金属离子的浓度,达到净化水质的目的。

2. 有机物去除改性膨润土吸附剂对于废水中的有机物也具有良好的吸附效果。

通过吸附作用,可以有效地去除废水中的有机物,降低废水的生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD),提高废水的可生化性。

3. 油类物质去除改性膨润土吸附剂对于油类物质也具有较好的吸附性能。

《2024年改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》范文

《2024年改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》范文

《改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用》篇一一、引言随着工业化的快速发展,废水处理问题日益突出。

其中,膨润土作为一种天然的非金属矿物,因其具有较高的吸附性能和良好的化学稳定性,被广泛应用于废水处理领域。

然而,天然膨润土的吸附性能有限,为了进一步提高其吸附效果,改性膨润土吸附剂的研发显得尤为重要。

本文将重点探讨改性膨润土吸附剂的制备方法及其在废水处理中的应用。

二、改性膨润土吸附剂的制备1. 材料与设备制备改性膨润土吸附剂所需的材料主要包括天然膨润土、改性剂等。

设备包括搅拌器、烘干机、研磨机等。

2. 制备方法改性膨润土吸附剂的制备主要包括以下几个步骤:首先,将天然膨润土进行粉碎、研磨,使其达到一定的粒度;其次,将改性剂与膨润土混合,进行搅拌、反应,使改性剂与膨润土充分结合;最后,将反应后的混合物进行烘干、研磨,得到改性膨润土吸附剂。

三、改性膨润土吸附剂的性质及特点改性膨润土吸附剂具有以下特点:首先,其比表面积大,有利于提高吸附效果;其次,改性后的膨润土具有良好的亲水性和分散性,有利于废水中的污染物质与其充分接触;此外,改性膨润土吸附剂还具有较好的耐酸碱性和热稳定性,适用于各种废水处理环境。

四、改性膨润土吸附剂在废水处理中的应用1. 重金属废水处理改性膨润土吸附剂对重金属离子具有较好的吸附作用。

将改性膨润土吸附剂投入重金属废水中,通过吸附作用将重金属离子固定在吸附剂上,从而达到净化废水的目的。

此外,改性膨润土吸附剂还可用于重金属废水的预处理和后处理,提高废水回用率。

2. 有机废水处理改性膨润土吸附剂对有机物也具有一定的吸附作用。

在有机废水中加入适量的改性膨润土吸附剂,通过吸附作用将有机物固定在吸附剂上,降低废水中有机物的含量。

此外,改性膨润土吸附剂还可与生物法等其他处理方法联用,提高有机废水的处理效果。

五、结论改性膨润土吸附剂因其优良的吸附性能和化学稳定性,在废水处理领域具有广泛的应用前景。

通过改进制备方法,进一步提高改性膨润土吸附剂的吸附性能和稳定性,将有助于推动其在废水处理中的应用。

壳聚糖改性膨润土及其对水中Pb~(2+)的吸附性能

壳聚糖改性膨润土及其对水中Pb~(2+)的吸附性能
要有沉 淀法 、 凝聚法 、 吸附法和离子交换 法 . 膨 润土 又 叫膨土 岩 或斑 脱 岩 , 以蒙 脱石 为 主要 是 成分 的黏 土岩 , 是应 用最 为广泛 的非金 属矿 产之 一. 蒙
力 j但 由于其 在水 中具 有 吸湿 膨 胀性 和 分散 悬 浮 卜m , 性 , பைடு நூலகம்其 原土对 废水 的处 理效果 较差 … 导 . 壳 聚糖 是 一种 含有 一N 和 一O 的 天然 高 分子 H H
化合 物 , 重金 属 离 子有 良好 的吸 附能 力 对 j且 无 ,
毒 , 以降解 , 典 型 的环 境 友好 材 料 , 是 由于壳 聚 可 是 但
糖 密度小 、 易漂 浮 , 于 与 水 中污 染 物 接 触 , 响 了 吸 难 影
附效果 , 且壳 聚糖价 格相 对较 高 , 独处理 重金 属离 子 单 时成本 偏高 J本 文在 前 人 研 究 的基 础 上 , 用 壳 聚 . 利 糖 和膨 润土 的吸 附特性 , 将壳 聚糖 负载 于膨润 土上 , 力 求 寻找 一种价 格低 廉 , 二次 污染 , 无 对水 中重金 属离 子
收 稿 日期 :0 2— 1—1 21 0 6
基金项 目: 湖南省 自然科学基金资助项 目(5J0 1 ) 湘潭 市科技计划资助项 目( F 0 5- 9 0J3 0 7 ; S20 0 ) 通信作者 : 中坚(9 7一) 男 , 许 16 , 湖南洞 口人 , 士, 博 教授 , 研究方向 : 环境污染控制. E—m i: u7j 2 .o a x6 z@16 cr l n
中 图 分 类 号 :5 5 X 0 文献标识码 : A 文章 编 号 :6 4— 86 2 1 ) 1 0 6 17 5 7 (0 2 O — 08—0 7

壳聚糖改性膨润土及其对水中Pb~(2+)的吸附性能

壳聚糖改性膨润土及其对水中Pb~(2+)的吸附性能

壳聚糖改性膨润土及其对水中Pb~(2+)的吸附性能刘桃香;许中坚;邱喜阳;赵振【摘要】用壳聚糖改性膨润土,制备了一系列不同原料配比的改性膨润土,运用扫描电镜、红外光谱和X-衍射对其结构进行表征,表征结果表明,壳聚糖吸附在膨润土的表面,形成了复合吸附剂.考察了壳聚糖改性膨润土对水中Pb2+吸附性能,通过单因素影响吸附实验,确定了壳聚糖改性膨润土吸附水中Pb2+的适宜反应条件.实验结果表明:当Pb2+初始浓度为20mg/L时,膨润土和壳聚糖质量比为1︰0.01,反应时间为45min,pH值为5.5,吸附剂用量为1g/L,Pb2+去除率达到90%以上.与膨润土相比,吸附性能得到了很大的提高.运用Langmuir和Freundlich方程对该吸附过程进行拟合,吸附行为符合Langmuir和Freundlich吸附等温式.经多次再生,吸附容量基本不变.通过计算不同温度下各热力学参数△G,△H,△S的值,表明该吸附过程是一个自发的吸热过程.%A series of different molar ratio of bentonite modified by chitosan were prepared from bentonite using chitosan as modified agent.This paper studied the structure of them by means of scanning electron microscopy,infrared spectroscopy and X-ray diffraction.The results showed that the chitosan was adsorbed on the surface of bentonite to form a composite adsorbent.It was applied in treatment of Pb2+ in aqueous solution by a single factor affecting the adsorption experiments to determine the suitable reaction conditions.The results showed that when the initial concentration of Pb2+ is 20 mg/L,with the conditions of bentonite and chitosan quality ratio of 1︰0.01,reaction time was 45 min,pH was 5.5,adsorbent dosage was 1 g/L,the removal rate Pb2+ was over 90%.The removal ratio of using chitosan modifiedbentonite was higher than bentonite.At the same time,the equilibrium isotherms for adsorption were correlated to the Langmuir equation and Freundlich equation.The saturation adsorption capacity of bentonite modified by chitosan was almost unchanged after regeneration for several times.Through the calculation of the thermodynamic parameters △G,△H,△S values under different temperature,indicated that the adsorption process was a spontaneous endothermic process.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2012(027)001【总页数】7页(P68-74)【关键词】壳聚糖;膨润土;吸附;铅离子【作者】刘桃香;许中坚;邱喜阳;赵振【作者单位】湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】X505铅矿的开采、铅铜冶炼、钢铁生产、燃煤燃油、蓄电池生产以及硅酸盐水泥工业,含铅农药及含铅化合物(如铅丹等)的生产和使用,汽车排出的含铅废气等是造成铅污染的主要来源[1,2].铅是蓄积性的毒物,主要经消化道和呼吸道侵入人体,蓄积于肝、肾、骨、脾、脑中,引起铅中毒[3,4].由于铅不能被生物降解,因此各国均将铅列为水中优先处理的污染物.废水中处理铅的方法主要有沉淀法、凝聚法、吸附法和离子交换法[5].膨润土又叫膨土岩或斑脱岩,是以蒙脱石为主要成分的黏土岩,是应用最为广泛的非金属矿产之一.蒙脱石为含水的层状铝硅酸盐矿物,理论分子式为[(OH)4Si8Al4O20],单位晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成,蒙脱石八面体中的Al3+和(或)四面体中的Si4+往往部分(或全部)被其他阳离子如Mg2+,Fe3+,Fe2+,Ni2+,Li+等置换,使层间产生弱的负电荷,从而具有吸附某些阳离子的能力[6].膨润土比表面积大,价格低廉,无毒无污染,具有较强的吸附能力[7-10],但由于其在水中具有吸湿膨胀性和分散悬浮性,导致其原土对废水的处理效果较差[11].壳聚糖是一种含有-NH2和-OH的天然高分子化合物,对重金属离子有良好的吸附能力[12-16],且无毒,可以降解,是典型的环境友好材料,但是由于壳聚糖密度小、易漂浮,难于与水中污染物接触,影响了吸附效果,且壳聚糖价格相对较高,单独处理重金属离子时成本偏高[17].本文在前人研究的基础上,利用壳聚糖和膨润土的吸附特性,将壳聚糖负载于膨润土上,力求寻找一种价格低廉,无二次污染,对水中重金属离子有良好效果的新型吸附剂.原料及试剂:钠基膨润土(信阳港虹保温材料有限公司),壳聚糖(脱乙酰度≥90%),冰醋酸(AR),氢氧化钠(AR),盐酸(AR) ,硝酸(GR),硫酸(GR),硝酸铅(AR),硫酸铅(AR),氯化铅(AR),醋酸铅(AR),双硫腙(AR),邻二氮菲(AR),硫氰化铵(AR),硫脲(AR),4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(AR),六偏磷酸钠(AR),氯化铝(AR).主要仪器:JMS-6380LV型扫描电镜(日本电子株式会社),PE-2000型红外光谱仪(美国Perkin-Elmer公司),Rigaku-Dmax-2550型X射线衍射仪(日本理学公司),UV1102紫外可见分光光度计(上海天美科学仪器有限公司),80-1型离心机(金坛市大地自动化仪器厂),DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限公司),ZD-85A气浴恒温振荡器(金坛市中大仪器厂),电子天平(奥豪斯国际贸易有限公司),pHS-25(数显)pH计(上海精密科学仪器有限公司).经试验测定供试钠基膨润土的阳离子交换量为64 mmoL/100 g,因此需要进行提纯.膨润土的提纯有干法和湿法提纯,由于所选的膨润土蒙脱石含量较低,故采用湿法提纯[18].取120 g膨润土原矿于1 000 mL烧杯中,加入蒸馏水配置成15%的泥浆,强力搅拌30 min,静置沉降10 min,弃去粗渣,在上层悬浮液中加入分散剂六偏磷酸钠2.0 g,充分搅拌1.5 h,静置过夜,倾出上层悬浮液,弃去沉渣,在上层悬浮液中加入2.0 g氯化铝,搅拌5 min,静置分层,弃去上清液,离心过滤,110℃烘干,研磨备用.经测定,提纯的膨润土阳离子交换量达到117 mmoL/100 g.用体积分数为5%的醋酸溶液将壳聚糖缓慢溶解为0.005 g/mL的壳聚糖溶液.取一定量的壳聚糖溶液将膨润土调成糊状,膨润土与壳聚糖的质量比分别为1 ︰0.005,1 ︰ 0.01,1 ︰ 0.02,1 ︰ 0.04,以下简称B -C1︰0.005,B -C1︰0.01,B -C1︰0.02,B -C1 ︰0.04.充分浸润70 min,于50℃烘干,研磨备用.阳离子交换量按照文献[18]测定;水中铅离子含量参照文献[19]Pb(Ⅱ)-双硫腙-PAR水相光度法测定.膨润土和改性膨润土的表征:在JMS-6380LV型扫描电镜下观察膨润土和改性膨润土的微观形貌,并拍摄图片;用PE-2000型红外光谱仪进行红外吸收光谱测定,采用KBr压片,在4 000~450 cm-1范围内摄谱;利用Rigaku-Dmax-2550型X-射线衍射仪进行XRD分析,工作参数条:Cu Kα 靶(λ=0.154 056 nm),扫描电压电流 40 kV/250 mA,步宽为0.02°,扫描速度4°/min,扫描范围3°~40°.吸附实验:取一定量的Pb2+溶液于锥形瓶中,加入适量的吸附剂,用 0.1 mol/LHCl和 0.1 mol/L NaOH调节pH值,搅拌吸附一定时间,离心,取上清液测定Pb2+浓度.解吸附再生实验:吸附达到平衡后,将吸附剂和溶液分离,向吸附剂中加入0.1 mol/L HCl 25 mL,恒温震荡3 h,过滤.吸附剂用二次蒸馏水反复洗涤至中性,于50℃烘干.再生后的吸附剂可以反复使用.图1为膨润土和壳聚糖改性膨润土的扫描电镜图,由图1可以看出,改性前后,外貌明显不同,膨润土结构紧密,表面只有少量孔洞,壳聚糖改性膨润土表面明显疏松,并且比较均匀.图2为膨润土和壳聚糖改性膨润土的红外光谱图,从图2中可以看出峰型大致相同,基本是属于同一种物质.图中谱a和b在波数3 628 cm-1处是膨润土结构内羟基伸缩振动,3 437 cm-1为层间水分子羟基伸缩振动,1 636 cm-1为层间水分子羟基弯曲振动,1 049 cm-1处有很强的 Si-O -Si伸缩振动,803,628,521 cm-1分别为Mg-OH、Si-O -Al和Si-O -Mg弯曲振动.比较谱 a,b可以发现,b中 3 437 cm-1和1 049 cm-1处的峰宽和吸收峰面积明显变大,说明AlO6八面体和壳聚糖有着明显的化学吸附[20].图3为膨润土和壳聚糖改性膨润土的XRD图,由图3可知,膨润土在2θ=5.84゜有明显的、尖锐的001峰,壳聚糖改性膨润土的2θ角度基本不变,根据布拉格定律λ=2d sinθ,膨润土的层间距没有扩大,说明壳聚糖没有插层到膨润土中,只是吸附在膨润土的表面,形成了复合吸附剂.这可能是因为壳聚糖的分子量太大,不易插层到膨润土中,另外,蒙脱石八面体中的Al3+和(或)四面体中的Si4+往往部分(或全部)被其他阳离子如 Mg2+,Fe3+,Fe2+,Ni2+,Li+等置换,使层间产生弱的负电荷,壳聚糖分子中含有较多的氨基,当其溶解在酸性容易中时,即带有正电荷,膨润土和壳聚糖通过正负电荷的吸引结合在一起,形成复合吸附剂[21]. 取20 mg/LPb2+溶液50 mL于锥形瓶中,加入0.5 g膨润土,B -C1︰0.005,B - C1︰ 0.01,B - C1︰0.02,B -C1︰ 0.04,室温下震荡 1 h,考察它们对吸附率的影响,如图4所示.由图4可以看出,改性后的膨润土对Pb2+的吸附率明显增大,当膨润土与壳聚糖的质量比为1︰0.01时,吸附率最大,达到90.43%.所以,1︰0.01为膨润土比壳聚糖的最佳质量比.当加入壳聚糖的质量较少时,随着壳聚糖的增加,吸附量增大,这时由于引进的壳聚糖中-NH2和-OH增大了对金属离子的吸附量;当壳聚糖的量进一步增大时,造成了膨润土孔道的堵塞,对吸附重金属离子不利.取20 mg/L Pb2+溶液50 mL于锥形瓶中,加入0.5 g B-C1︰0.01,室温下震荡,考察吸附率随震荡时间的变化情况,结果如图5所示.震荡时间为45 min时,已基本达到吸附平衡,所以吸附时间定为45 min.按 2.2.2 节,用 0.1 mol/L HCl和 0.1 mol/L NaOH 调节 pH 值为 2.05,2.97,3.98,5.00,5.91,6.51,7.00,8.91 和9.86,室温下震荡 45 min,考察 pH值对去除率的影响,如图6所示.pH对吸附率的影响很大,酸性较大时,改性膨润土对Pb2+的吸附率很低,随着pH值增大,吸附率逐渐增强,当pH≥7时,Pb2+去除率可以达到100%.这是因为酸性较大时,水中的H+与改性膨润土发生阳离子交换反应,抢占了改性膨润土的吸附位点,和Pb2+形成竞争吸附[22].当pH≥7时,Pb2+和水中的OH-生成难溶的白色氢氧化物沉淀.因此,pH值最好控制在5~6.5之间.调节pH值为5.5,加入不同剂量的B-C1︰0.01,其他条件不变,考察不同剂量的吸附剂对吸附率的影响,结果见图7.随着壳聚糖改性膨润土投加量的增大,吸附率逐渐增加,当投加量为1.0 g/L时,水溶液中Pb2+的吸附率达到90.14%,吸附剂用量继续增加,吸附率没有很大变化,从经济效益考虑,投加量选择6 g/L 比较合适.配置一系列不同浓度的Pb2+溶液50 mL,浓度分别为10,20,30,40,50,60 mg/L,加入0.3 g B - C1 ︰0.01,调节 pH=5.5,室温下震荡反应 45 min.改性土对铅离子的吸附等温线如图8所示,随着浓度的增加,吸附量逐渐增大,当浓度达到50 mg/L时基本达到饱和.目前常用的吸附模型有Langmiur和ngmiur模型主要假设吸附质在吸附剂表面是单分子层吸附,表面上各个吸附位分布均匀,发生吸附时焓变相同.Langmiur等温吸附模型的线性方程为式中,ce:平衡时Pb2+质量浓度(mg/L);qe:平衡时吸附容量(g/L);q0:饱和吸附容量(g/L);b:Langmiur等温吸附模型常数.Freundlich模型是用来描述非均相吸附体系的经验式模型,若固体表面是不均匀的,交换吸附平衡常数将于表面覆盖度有关.Freundlich吸附等温式的对数表达式为式中,K,n:经验常数,K与吸附量有关,n与吸附强弱有关.用Langmiur和Freundlich为吸附模型对图8数据进行模拟,结果见表1.由表1可以看出,壳聚糖改性膨润土对水中铅离子的吸附均符合 Langmiur和Freundlich模型,但是Langmiur模型的相关系数R=0.999 5大于Freundlich 模型的相关系数R=0.990 6,可以认为该吸附过程属于单层吸附[23].吸附剂投入量为6 g/L,其他条件不变,在温度分别为30,40,50和60℃时考察温度对吸附率的影响,并进行热力学研究.根据 Saltali[24-26]等常用的吸附热力学计算方法,热力学计算公式如下所示.△G的计算公式如下:式中,R:气体常数(8.314 J/mol·K);T:绝对温度(K);KD:分配系数,其计算公式为△G,△H,△S三者之间的关系为以lnKD对1/T作图,如图9.吸附热力学参数图的相关线性系数为R=0.998 3.由相关数据和公式,计算得出△G,△H,△S的数值变化值,见表2.由表2可知,不同温度下,△G均为负值,说明该过程是自发进行的.随着温度升高,△G变小,说明高温有利于反应进行,吸附推动力增大,从而使吸附量增大.△H为正值,说明壳聚糖改性膨润土吸附水中Pb2+的过程是吸热反应,温度升高有利于反应进行,所以温度升高使吸附量增加.△S为正值,说明体系混乱度增加.根据吸附交换理论,对于固-液交换吸附,在壳聚糖改性膨润土上要吸附Pb2+,先要将吸附剂上大量的水分子解吸下来,这些原本紧密排列的水分子解吸至自由运动状态,是一个熵增大的过程[27].溶质分子从溶液中吸附交换到固-液界面会失去一部分自由能,这是熵减少的过程.整个体系的熵变时上述两个过程的熵变之和,其值为正值,说明整个体系的混乱度增大.由于壳聚糖改性膨润土对铅离子的主要吸附方式是离子交换,所以可以选用酸作解吸剂.常用的酸有盐酸、硝酸、硫酸等,本文选用的是0.1 mol/L的 HCl,按1.2.4方法进行对其进行解吸再生.壳聚糖改性膨润土经4次循环使用后,对20 mg/LPb2+的吸附率从96.44%降低到 96.29%,95.21%,93.78%,91.78%,说明改性土至少可以循环使用4次.1)壳聚糖改性膨润土比未改性的膨润土和壳聚糖对水中Pb2+的吸附性能明显增强,再生能力强,是一种无污染的吸附剂.2)膨润土和壳聚糖质量比为1︰0.01;反应时间为45 min;pH值为5~6.5时吸附效果最好;Pb2+初始浓度为20 mg/L时,吸附剂用量为1 g/L时,去除率达到90%以上.3)吸附过程符合Langmiur和Freundlich模型,其中Langmiur模型的线性相关系数更高,可以认为该吸附过程为单层吸附.4)该吸附过程是一个自发的吸热过程.【相关文献】[1]刘敬勇.环境铅污染来源的铅同位素示踪研究进展[J].矿物岩石地球化学通报,2007,26(s):563 -564.LIU Jingyong.The environment of the lead contamination lead isotope tracer research progress[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2007,26(s):563 -564.[2]金玫华,张鹏.铅酸蓄电池制造行业职业性铅危害文献分析[J].环境与职业医学,2010,10(27):641 -643.JIN Meihua,ZHANG Peng.Literature analysis on present status of occupational lead hazards in lead-acid battery manufacture industry[J].Hypertension,2010,10(27):641 -643.[3]Ouyang H,Vogel H J.Metal ion binding to calmodulin:NMR and uorescencestudies[J].Biometals,1998,11:212 -213.[4]刘玉莹.环境铅污染来源及对儿童的危害[J].职业与健康,2003,19(6):8-9.LIUYuying.Sources of lead pollution and its harm to children[J].Occupation and health,2003,19(6):8 -9.[5]金娜,印万忠.铅的危害及国内外除铅的现状[J].有色矿冶,2006,22(s):114 -115.JIN Na,YIN Wanzhong.The harm of lead and the domestic and foreign status of removinglead[J].Non - ferrous mining and metallurgy,2006,22(s):114 -115.[6]朱利中,陈宝粱.有机膨润土及其在污染控制中的应用[M].北京:科学出版社,2006.ZHU Lizhong,CHEN Baoliang.Advances in application of organoben tonites in wastewater treatment[J].Beijing:Science Press,2006.[7]Manohar D M,Noeline B F,Anirudhan T S.Removal of vanadium(Ⅳ)from aqueous solutions by adsorption process with aluminumpillared bentonite[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2005,44(17):6676 -6684.[8]Saha U K,Taniguchi S,Sakurai K.Simultaneous adsorption of cadmium, zinc, and lead on hydroxyaluminum and hydroxyaluminosilicate - montmorillonitecomplexes[J].Soil Science Society of America journal,2002,66:117 -128.[9]Lenoble V,Bouras O,Deluchat V,et al.Arsenic adsorption onto pillared clays andiron oxides[J].Journal of Colloid and Interface Science,2002,255:52 -58.[10]胡克伟,贾冬艳,颜丽,等.膨润土对重金属离子的竞争性吸附研究[J].土壤通报,2011,42(2):467 -470.HU Kewei,JIA Dongyan,YAN Li,et al.Effect of bentonite on competitive adsorption of heavy metals ions[J].Chinese Journal of Soil Science,2011,42(2):467 -470.[11]杨莹琴,王建旭,陈慧娟.N,O-羧甲基壳聚糖插层膨润土纳米复合材料的结构和性能[J].非金属矿,2009,32(5):39 -41.YANG Yingqin,WANG Jianxu,CHEN Huijuan.Structure and performance of N,O -carboxymethyl chitosan intercalation bentonite nanocomposites[J].Non - Metallic Mines,2009,32(5):39 -41.[12]Ganjidoust H,Tatsumi K,Yamagishi T,et al.Effect of synthetic and natural coagulant on lignin removal from pulp and paper wastewater[J].Water Science andTechnology,1997,35(2 - 3):291-296.[13]Baba Y,Noma H,Nakayama R,et al.Preparation of chitosan derivatives containing methylthiocamoyl and phenylthiocarbamoyl groups and their selective adsorption of copper(Ⅱ)over iron(Ⅲ)[J].Analytical Sciences,2002,18:359 -361.[14]Zhang X L,Niu H Y,Pan Y Y,et al.Chitosan-coated octadecyl-functionalized magnetite nanoparticles:preparation and application in extraction of trace pollutants from environmental water samples[J].Analytical Chemistry,2010,82:2363 -2371.[15]程珊珊,杨锡洪,章超桦,等.壳聚糖对镉铅混合离子吸附作用的研究[J].现代食品科技,2011,27(3):257 -263.CHENG Shanshan, YANG Xihong, ZHANG Chaohua, et al.Adsorptionof mixed cadmiun and plumbum ions by chitosan[J].Modern Food Science and Technology,2011,27(3):257 -263.[16]Gregorio C.Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment[J].Progress in Polymer Science,2005,30:38 -70. [17]Braier N C,Jishi R A.Density functional studies of Cu2+and Ni2+binding tochitosan[J].Journal of Molecular Structure,2000,499(1-3):51-55.[18]叶力佳,刘建远.低品位膨润土的提纯及其钠化工艺条件优化研究[J].矿冶,2008,17(3):21 -25.YE Lijia,LIU Jianyuan.Study on purification of a low grade Ca -bentonite and optimal technological conditions of it’s Na- activation[J].Mining and Metallurgy,2008,17(3):21 -25.[19]范晓燕,董杰.Pb(Ⅱ)-双硫腙-PAR水相光度法测定样品中铅[J].理化检验-化学分册,2011,37(6):258-260.FAN Xiaoyan,DONG Jie.Photometric determination of lead(Ⅱ)with double chromogenic reagents dithizon and par in aqueous solution[J].Part B:Chemical Analysis,2011,37(6):258 -260.[20]刘维俊,刘兰侠,刘志芳,等.壳聚糖改性膨润土吸附剂的研制及其吸附性能研究[J].化学世界,2005(7):385 -388.LIU Weijun ,LIU Lanxia,LIU Zhifang,et al.Preparation and adsorptive characteristic of chitosan loaded on bentonite[J].Chemical World,2005(7):385-388. [21]马勇,王恩德,邵红.膨润土负载壳聚糖对Cu2+的吸附作用[J].安全与环境学报,2005,5(1):41 -43.MA Yong,WANG Ende,SHAO Hong.Adsorption on Cu2+of chitosan supported by bentonite[J]. JournalofSafety and Environment,2005,5(1):41 -43.[22]Aksu Z.Equilibrium and kinetic modeling of cadmium(Ⅱ)biosorptions by C.vulgaris ina batch system:effect of temperature[J].Separations and Purifications Technology,2001,21:285-294.[23]冯宁川.橘子皮化学改性及其对重金属离子的吸附行为研究[D].长沙:中南大学,2009.FENG Ningchuan.Study on chemical modifieation of orange peel and its adsorption behavior for heavy metal ions[D].Changsha:Central South University,2009.[24]Saltali K,San A,Aydin M.Removal of ammonium ion from aqueous solution by natural Turkish(Yildizeli) zeolite for environmental quality,2007,141(1):258 -263.[25]Borah D,Satokawa S,Kato S,et al.Surface - modified carbon black forAs( Ⅴ)removal[J].Journal of Colloid and Interface Science,2008,319(1):53 -62. [26]Sari A,Tuzen M,Uluozlu O D,et al.Biosorption of Pb(Ⅱ)and Ni(Ⅱ)from aqueous solution by lichen(Cladonia furcata)biomass[J].Biochemical Engineering Journal,2007,37(2):151 -158.[27]倪晓宇,吴娟.铅离子的生物吸附动力学及吸附热力学研究[J].生物技术,2008,18(2):29 -34.NIXiaoyu, WU Juan. Study of biosorption kinetics and thermodynamics oflead[J].Biotechnology,2008,18(2):151-158.。

膨润土的有机改性及吸附性能研究

膨润土的有机改性及吸附性能研究
图 4 为制备的 3 种有机复合膨润土对松香酸的吸 附曲线 。由此可知 , 制备的聚胺与膨润土形成的 P 复 合土对松香酸的吸附量最高 , H 复合土的吸附能力最 弱 。从 3 种复合土的 XRD 和 Zeta 电位 (见表 2) 结果来
研究论文
看 , H 复合土的层间距最大且表面呈现较高的正电 性。
(2) 聚胺树脂 由二甲胺与乙二胺的混合物同环 氧氯丙烷反应连接成链并季铵化[4] , 获得聚胺树脂 。
(3) 有 机 复 合 膨 润 土 用 制 备 的 聚 胺 树 脂 、 HTMAB 及四甲基铵分别与原土进行层间复合 。首先 将上述制备的原土分别加入水中高速搅拌 , 制得稳定 的质量分数为 5 %的膨润土悬浮液 , 再将有机胺溶液 加入到膨润土悬浮液中 。将混合物在 80 ℃条件下机
《中国造纸》2006 年第 25 卷第 12 期
械搅拌 3 h , 反应完成后用蒸馏水多次洗涤 , 离心分 离 , 直到用 0112 mol/ L AgNO3 检验清液中无 Cl - 存在 为止 。最后将离心物在室温条件下晾干 , 研磨 、筛 选 , 得粉末状复合膨润土 , 并依次标记为 P 复合土 、 H 复合土 、T 复合土 。将 H 复合土在 110 ℃恒温 1 h , 得到热活化土 , 用热 H 复合土表示 。
供 , 其他原料均为分析纯的化学试剂 。 112 产品制备
(1) 钠基膨润土 膨润土浆液质量分数为 5 % , 用碱量为 415 %。搅拌下将膨润土加入到 Na2CO3 溶液 中 , 在 80~96 ℃经 120 min 完成膨润土的钠化 。离心 分离 , 室温下自然晾干 。样品经研磨 、筛选后 , 得粉 末状钠基膨润土 , 并标记为原土 。
BRUKER 公司的 Tensor 27 型红外光谱仪上进行红外光
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毕业论文题目CTMAB/En复合改性膨润土的制备及对水体中Pb2+的吸附研究英文题目Preparation of composite bentonite with CTMAB and En as modifie and adsorptionof leadions on water1毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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为进一步改善膨润土原土对废水中重金属铅的吸附效率,本研究采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、乙二胺(En)单一与复合改性钠基膨润土原土(NMB),制得CTMAB-NMB、En-NMB、 CTMAB-En-NMB 三种新型吸附材料;采用单因素条件实验确定各吸附材料的最佳吸附条件;采用分光光度法测定溶液中的铅离子浓度;采用XRD 及 FT-IR 分析改性前后膨润土的表面结构变化情况。

结果表明,XRD图谱中反应改性后的膨润土主特征峰向小角度偏移,而在FT-IR 图谱中反应改性膨润土及吸附铅离子后的膨润土的吸收峰的强度均较膨润土原土有增强或降低,并出现了新的吸收峰;在 0.4g/250mL,pH值为8-9及吸附时间为30 分钟的同样条件下,改性膨润土对铅离子的吸附效率要高于膨润土原土,说明通过一定的有机表面活性剂处理后的膨润土由于其表面结构的变化,使之较原土具有更高对重金属的吸附能力。

关键词:十六烷基三甲基溴化铵;乙二胺;改性膨润土;重金属;吸附Abstract5Bentonite as a kind of natural mineral has characteristics of low cost, simple processing, eco-friendly and the high capacity of absorbing heavy metals. In order to improve the bentonite adsorptivity of heavy metal plumbum , Three novel types of adsorptive materials, CTMAB-NMB、En-NMB、CTMAB-En-NMB were pepared by modifying the raw sodium bentonite respectively by hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTMAB), ethanediamine (En) and the composite modifier of CTMAB and En. The optimum adsorption conditions was determined by the single factor condition experiment. Bentonite before and after modified was characterized by XRD and FT-IR. Results show that the main characteristic peaks of modified bentonite in XRD spectrums remove slightly towards small angles, and Infrared spectrograms of the modified bentonite and the bentonite after absorbing plumbum are different from that of the raw sodium bentonite. Absorption peaks reflecting NMB after modification are enhanced or decreased as compared of the raw NMB, and there are some new absorption peaks appearing in TETA-NMB. Modified bentonite has higher capacity of absorbing plumbum than that of the raw NMB under the same absorption conditions of the concentration of bentonite 0.4g/250mL, absorption time 30 min and pH 8-9. It is concluded that the organic surface active agents CTMAB and En can change the surface structure of NMB and improve the heavy metal absorptivity of NMB.Key words: CTMAB; EN; Modified bentonite ; Heavy Metal;Adsorption.6目录摘要 (2)Abstract (5)引言 (2)1绪论 (3)1.1 文献综述 (3)1.1.1 含铅废水的来源、污染特点及危害 (3)1.1.2 膨润土的性质及来源 (4)1.1.3 膨润土的应用 (5)1.2 膨润土的研究现状 (7)1.3 项目背景及研究意义 (7)1.4 本论文研究目标和内容 (8)2 实验部分 (9)2.1 实验原理 (9)2.2 实验仪器和试剂 (9)2.2.1实验仪器: (9)2.2.2 (10)2.3 实验步骤 (11)2.3.1 改性膨润土的制备 (11)Pb标准曲线的测定 (12)2.3.2 水体中+22.3.3 吸附实验 (13)3 实验数据及分析 (15)Pb吸附性能的探究 (15)3.1 原土膨润土对水中+2Pb吸附性能的影响 (18)3.2 单一改性(以CTMAB为改性剂)膨润土对水中+2Pb吸附性能的影响 (21)3.3 单一改性(以En为改性剂)膨润土对水中+2Pb吸附性能的影响 (24)3.4 复合改性膨润土对水中+23.5 XRD及ATR图像分析 (27)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)引言众所周知,工业废水、生活污水、城镇污水等排放量随人民生活水平的提高而逐年增多 ,不经污水处理系统而直接排入水体易发生水体污染并对人类及各生物体造成巨大危害。

势必引起水体的严重污染,对人类及其他生物造成严重危害。

水体污染的控制以及水资源的保护,是环境保护工作的首要任务,其中废水的处理更应该受到重视。

因为废水有很多不同的种类,其处理的方法和难易程度也大不相同,其中吸附是广泛应用的方法之一。

所以研制出价格比较低廉、选择性又好、易再生的绿色废水处理吸附剂是环保产业发展的需要。

天然膨润土主要有蒙脱石组成,膨胀性能良好,比表面积大。

它是由两个Al-八面体组成的1:2型层状铝硅酸盐粘土矿物。

阳Si-四面体中间夹一个OO离子交换容量较大,对重金属阳离子具有较强的吸附能力。

但由于膨润土其表面的硅氧结构亲水性能强,层间的阳离子易发生水合作用,从而被吸附的重金属又易发生解析现象,使之在水体中的去除率较低;此外,天然膨润土对重金属离子的吸附选择性、吸附稳定性等也有待提高[1]。

为弥补天然膨润土的这些不足,人们使用了多种手段来改变膨润土的表面或层间结构,从而提高膨润土的吸附容量、吸附选择性及吸附稳定性,并取得了非常好的效果[2]。

研究表明膨润土资源丰富、分布广泛,价格低廉,而且还具有无毒性。

膨润土经有机物、无机物等改性后,其层间距、比表面积、吸附性能、表面酸性和耐热性能等性质都能够得到改善[3]。

因此,近年来,改性膨润土为当前日益严重的水体重金属污染提供了新的处理途径,国内外将改性膨润土应用于水处理做吸附剂的研究也慢慢成为废水处理研究领域的热门课题之一。

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