改性沸石和膨润土对铬酸根的吸附性能及机制研究

论文摘要

本文主要研究了1)阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）改性制成的有机沸石对水体中铬酸根的吸附性能及吸附机制，并用不同量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对天然沸石改性并制备不同改性程度的有机沸石，测定了沸石对CTAB的吸附量，比较了几种改性沸石对铬酸根的吸附性能及其与有机沸石胶体zeta电位的关系，探讨了沸石对铬酸根的吸附机制及沸石再生后对铬酸根的吸附能力；2) Fe／Al改性膨润土对水体中铬酸根的吸附性能；3) Fe改性膨润土对水体中氟离子的吸附初步研究。铬酸根的吸附结果表明，与沸石原矿相比有机沸石对铬酸根的吸附容量更高，而铬酸根在有机沸石表面的吸附量随着体系离子强度的增加而显著减小，说明铬酸根的吸附以静电作用为主。研究还发现沸石经有机改性后表面电位由负变正，说明表面活性剂在沸石表面的吸附改变了沸石表面的电荷性质，这也是有机沸石能够对铬酸根发生静电吸附的主要原因。铬酸根的吸附量及吸附的铬酸根的解吸量先均随着体系pH值的升高而增加，分别约在pH=5.0和pH=6.0时达最大，随后铬酸根的吸附量和解吸量随着pH值的进一步增加逐渐减小。铬酸根的吸附量与解吸量之间的差值随pH升高而减小，说明在低pH条件下非静电吸附所占比例较高pH值条件下有所增加。不同量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对天然沸石改性并制备不同改性程度的有机沸石结果表明，随着cTAB加入量的增加，它在沸石表面的吸附量显著增加，制备成的有机沸石对铬酸根的吸附性能显著提高。改性后沸石胶体的zeta电位由负变正，而且随着CTAB用量的增加，zeta电位正值增加。铬酸根在有机沸石表面的吸附量随离子强度增加而减小，而且有机沸石吸附的大部分铬酸根可以被中性盐解吸，说明铬酸根的吸附以静电吸附机制为主。改性剂用量在0.15-0.3mol·kg-1范围内，有机沸石再生后仍对铬酸根有很好的吸附性能，可以循环使用。用沉降法提取粒径小于2微米的膨润土胶体，经过钠质化处理后分别用聚羟基铁和聚羟基铝对膨润土胶体进行改性，研究Fe／Al改性膨润土对水体中铬酸根的吸附性能。结果表明，与原矿相比，改性膨润土对铬酸根的吸附量有了不同程度的提高，铁改性膨润土对铬酸根的吸附量大于铝改性者。改性膨润土对铬酸根的吸附量随离子强度的增加而增大，随体系pH的增加而减小。铬酸根在改性膨润土表面的吸附以专性吸附机制为主，静电吸附所占比例很小。Fe改性膨润土对水体中氟离子的吸附初步研究结果表明与砖红壤和未改性的膨润土原矿相比，Fe改性膨润土对氟离子的吸附量有不同程度的增加，改性膨润土对氟离子的吸附量在pH5.0左右最大。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 改性粘土矿物在环境工程中的应用（文献综述）
• 一、 沸石及改性沸石在环境工程中的应用
• 1 去除废水中的氨氮和磷
• 2 去除或回收废水中的重金属
• 3 去除氟
• 4 去除有机污染物
• 二、 膨润土改性产品在环境工程中的应用
• 1 膨润土改性
• 1.1 膨润土改性的必要性和目的
• 1.2 膨润土的改性方法
• 2 改性膨润土在环境工程中的作用
• 2.1 在含重金属废水处理中的应用
• 2.2 处理含氟废水
• 2.3 处理含有机污染物废水
• 2.4 土壤和地下水污染的防止及修复
• 2.5 放射性废物的处理
• 结语
• 参考文献
• 第二章 阳离子表面活性剂改性沸石对铬酸根的吸附机制
• 1. 引言
• 2 材料和方法
• 2.1 材料及仪器
• 2.2 有机沸石的制备
• 2.3 吸附/解吸实验
• 2.4 有机沸石zeta电位的测定
• 3 结果和讨论
• 3.1 有机沸石对铬酸根的吸附等温线及介质离子强度对吸附的影响
• 3.2 pH对有机沸石吸附铬酸根的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 第三章 阳离子表面活性剂用量对改性沸石吸附铬酸根的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与仪器
• 1.2 改性沸石的制备
• 1.3 改性沸石C和N含量的以定及沸石对改性剂吸附量的计算
• 1.4 改性沸石对铬酸根吸附实验
• 1.5 改性沸石Zeta电位的测定
• 1.6 吸附铬酸根的改性沸石的再生实验
• 2 结果与讨论
• 3 结论
• 参考文献
• 第四章 Fe/Al改性膨润土对铬酸根的吸附性能研究
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 膨润土胶体的制备
• 2.2 改性膨润土的制备
• 2.3 实验方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 改性膨润土对铬酸根的吸附等温线
• 3.2 pH对改性膨润土吸附铬酸根的影响
• 3.3 介质离子强度对铬酸根吸附的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 第五章 Fe改性膨润土对氟离子吸附的初步研究
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 材料与仪器
• 2.2 实验方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 改性膨润土对离子氟的吸附等温线
• 3.2 pH对改性膨润土吸附氟离子的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 附录I 个人简历
• 附录II 致谢