累托石/PVA微球对水中酸性橙Ⅱ的吸附研究

论文摘要

累托石作为一种新型环境材料,越来越受到人们的关注。本研究采用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）对天然累托石进行改性制得HDTMA改性累托石,并以聚乙烯醇（PVA）为固定材料,将其制备成累托石/PVA微球状吸附剂,通过正交实验确定了最佳制备条件,对累托石/PVA微球进行了表征。研究结果表明:最佳制备条件为累托石用量4%,PVA用量10%,海藻酸钠用量0.2%,氯化钙用量1%;累托石/PVA微球内部具有发达的孔系,平均孔半径为1.921nm,比表面积为7.85m2/g,散失率为3.77%。本研究还利用累托石/PVA微球分别在静态和动态条件下对水中酸性橙Ⅱ进行吸附试验。研究结果表明:累托石/PVA微球对水中酸性橙Ⅱ有很好的脱色效果,吸附条件的改变对其吸附性能产生不同的影响。在静态条件下,累托石/PVA微球对水中酸性橙Ⅱ的吸附经过24h可达平衡,脱色率最高可达99%以上,等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地模拟,吸附活化焓ΔH0呈正值,且吸附体系的ΔH 0 < - TΔS0,整个吸附过程活化熵的影响大于活化焓,适当升温有利于加速吸附反应的进行,吸附动力学规律符合Lagergren准一级、二级吸附速率模型、Bangham模型和Elovich模型,膜扩散过程为吸附过程的控制步骤。在动态条件下,进水浓度越高,吸附量越大,但出水浓度也较高;吸附柱越高,累托石/PVA微球的饱和吸附量越大;流速越小,累托石/PVA微球吸附量越大,吸附效果越好;在pH为4～10的范围内,pH对水中酸性橙Ⅱ的去除效果无显著影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 染料废水的分类及特点
• 1.2 染料废水的处理方法
• 1.2.1 物化法
• 1.2.1.1 吸附法
• 1.2.1.2 膜分离法
• 1.2.1.3 混凝沉淀法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.2.1 氧化法
• 1.2.2.2 超声波降解法
• 1.2.2.3 电化学法
• 1.2.3 生物法
• 1.2.3.1 好氧生化法
• 1.2.3.2 厌氧生化法
• 1.2.3.3 厌氧—好氧联合处理
• 1.2.3.4 投菌法
• 1.3 黏土矿物在废水处理中的应用
• 1.3.1 天然黏土矿物
• 1.3.2 改性黏土矿物
• 1.3.2.1 无机层柱黏土矿物
• 1.3.2.2 有机层柱黏土矿物
• 1.3.2.3 有机—无机复合层柱黏土矿物
• 1.4 累托石
• 1.4.1 累托石的结构
• 1.4.2 累托石的物理特性
• 1.4.3 累托石的应用
• 1.4.4 累托石的改性
• 1.4.5 改性累托石在废水处理中的应用
• 1.5 粒状吸附剂的研究进展
• 1.5.1 粒状吸附剂的载体材料
• 1.5.2 粒状吸附剂的研究前景
• 1.6 本论文的研究意义和主要内容
• 1.6.1 课题的意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 第二章 HDTMA 改性累托石的制备及改性机理分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及仪器
• 2.2.1 累托石
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 累托石的预处理
• 2.3.2 HDTMA 改性累托石的制备
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 HDTMA 改性累托石对酸性橙Ⅱ的吸附性能
• 2.4.2 累托石的改性机理
• 2.4.3 HDTMA 改性累托石的测试表证
• 2.5 小结
• 第三章 累托石/PVA 微球的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料与仪器
• 3.2.1 酸性橙Ⅱ
• 3.2.2 试验试剂
• 3.2.3 试验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 累托石/PVA 微球的制备
• 3.3.2 累托石/PVA 微球制备的影响因素
• 3.3.3 累托石/PVA 微球最佳制备条件的确定
• 3.3.4 累托石/PVA 微球的表征
• 3.3.5 分析及计算
• 3.3.5.1 分析方法
• 3.3.5.2 标准曲线的绘制
• 3.3.5.3 吸附量的计算
• 3.3.5.4 脱色率的计算
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 累托石/PVA 微球制备的影响因素
• 3.4.1.1 改性累托石用量对累托石/PVA 微球吸附性能的影响
• 3.4.1.2 PVA 用量对累托石/PVA 微球吸附性能的影响
• 3.4.1.3 海藻酸钠用量对累托石/PVA 微球吸附性能的影响
• 3.4.1.4 氯化钙用量对累托石/PVA 微球吸附性能的影响
• 3.4.1.5 固化时间对累托石/PVA 微球吸附性能的影响
• 3.4.2 正交实验
• 3.4.3 累托石/PVA 微球的表征
• 3.4.3.1 累托石/PVA 微球的表观形貌
• 3.4.3.2 累托石/PVA 微球的微观形貌和内孔分布
• 3.4.3.3 累托石/PVA 微球的比表面积测定
• 3.4.3.4 累托石/PVA 微球的孔径分布
• 3.4.3.5 累托石/PVA 微球的散失率[102]
• 3.5 小结
• 第四章 累托石/PVA 微球对水中酸性橙Ⅱ的静态吸附
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料及方法
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 静态吸附
• 4.2.3.2 累托石/PVA 微球的再生
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吸附平衡时间的确定
• 4.3.2 累托石/PVA 微球静态吸附的影响因素
• 4.3.2.1 累托石/PVA 微球用量对吸附效果的影响
• 4.3.2.2 pH 对吸附效果的影响
• 4.3.2.3 温度对吸附效果的影响
• 4.3.2.4 初始浓度对吸附效果的影响
• 4.3.3 吸附热力学
• 4.3.3.1 吸附等温线的测定
• 4.3.3.2 等温线吸附规律的数学模拟
• 4.3.3.3 吸附热力学参数的分析
• 4.3.4 吸附动力学
• 4.3.4.1 吸附动力学模型拟合
• 4.3.4.2 吸附速率控制步骤判断
• 4.3.5 吸附机理探讨
• 4.3.6 累托石/PVA 微球的再生
• 4.4 小结
• 第五章 累托石/PVA 微球对水中酸性橙Ⅱ的动态吸附
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料及仪器
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.3 实验方法
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 初始浓度对吸附效果的影响
• 5.4.2 吸附柱高度对吸附效果的影响
• 5.4.3 流速对吸附效果的影响
• 5.4.4 pH 对吸附效果的影响
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 详细摘要