復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，物豐價廉。蒙脫土具有層狀結構，從而形成了大的比表面積，其層間可交換陽離子，且物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，在水處理方面能有效吸附重金屬離子。實踐證明，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，所以對蒙脫土進行改性的方法及應用研究，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行改性研究的基礎上，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)作為評價標準，運用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行表征。結合表征結果分析了不同的制備條件對CPB改性蒙脫土吸附劑和復合改性蒙脫土吸附劑的結構以及性能的影響，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;最后對反應過程的吸附等溫方程及吸附動力學進行了研究。主要研究結論如下:
　　制備CPB改性蒙脫土吸附劑CPB-MMT，結果表

4、明，CPB濃度為5g/L時制備的吸附劑CM-5吸附效果最好，結合XRD、BET、FT-IR、SEM、Zeta電位等表征結果分析可知: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表面的帶電性由負電變?yōu)檎?由于孔道被大分子堵塞，比表面積減小;但其結構并未遭到破壞，以上諸點表明:CPB已成功改性蒙脫土。
　　為了進一步提高吸附劑的吸附性能，對蒙脫土進行復合改性，制備了復合改性蒙脫土吸

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。結合XRD、BET、FT-IR、SEM、Zeta電位等表征結果分析可知: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而相應地減小，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，蒙脫土經(jīng)過復合改性后結構性質(zhì)依舊未發(fā)生改變。
　　確定復合改性蒙脫土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的吸附實驗數(shù)據(jù)進行擬合并分析，表明Cr(Ⅵ)在復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;通過擬合反應動力學方程，顯示Cr(Ⅵ)在復合改性蒙脫土上的吸附過程與擬二級反應動力學方程較為吻合，表明整個實驗反應中有化學吸附作用的存在。
　　采用顆粒內(nèi)擴散方程對復合改性MMT樣品CEM-1/1吸附Cr(Ⅵ)的實驗結果進行擬合，從中