有机高分子/膨润土复合物的制备及其在废水处理中的应用

论文摘要

随着现代工业的快速发展,许多生产企业所排放的废水污染问题也日益严重。其中,重金属离子废水的特点是毒效期长、持续、生物不可降解等,它可以通过食物链在生物体内累积而导致生物体致癌、致残、致畸;印染废水成份比较复杂,所含的有毒、有害物质会严重污染环境。因此,这些有害废水的处理显得十分迫切,有关废水处理研究已经受到关注。吸附法是其中一类重要的处理方法。膨润土因具有较强的离子交换能力和大的表面积而表现出较强的吸附性能,因此可用于废水处理。为了大幅度提高天然膨润土的吸附能力和拓宽应用领域,本论文采用原位聚合法制备了共聚物改性膨润土--丙烯酸共聚物/膨润土复合物,并研究其对不同类型废水（即含金属离子或含染料化合物水溶液）的吸附作用首先介绍了废水处理的方法,对膨润土的改性及其改性产物在重金属废水和染料废水处理中应用研究进展进行了综述,同时总结了目前膨润土、有机改性中存在的问题。其次,以钠基膨润土（NaB）为原料,首次通过原位聚合法,将亲水性单体与疏水性单体在膨润土分散液中进行共聚,制备了两种新型双亲性丙烯酸共聚物/膨润土复合物,即共聚物P（MAV）/NaB复合物与交联共聚物P（MAVM）/NaB复合物。采用红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等仪器分析方法,研究了其组成、微观结构、形貌和表面官能团等。第三,以P（MAVM）/NaB为吸附剂,分别处理含Pb2+、Cd2+废水,考查了废水pH值、吸附剂用量、金属离子初始浓度,以及吸附温度与吸附时间对其吸附性能的影响。发现吸附处理Pb2+废水时,25°C,当pH=5,P（MAVM）/NaB=0.2 g/L,[Pb2+]=50.0mg/L时,振荡30min条件下吸附效果最好,Pb2+去除率达94.40% ;处理Cd2+废水时, 25°C , pH=6 , P（MAVM）/NaB=1.0g/L ,[Cd2+]=200.0mg/L,振荡60min条件下,去除率为89.54%。进一步对其吸附等温模型和动力学进行了探讨。发现吸附动力学特性符合准二级动力学模型,吸附等温模型较好地符合Freundlich等温式。第四,将P（MAV）/NaB复合物用于吸附染料化合物--亚甲基蓝（MB）、品红（BF）,考查了水溶液pH值、吸附剂用量、染料初始浓度,以及吸附温度与吸附时间对其吸附性能的影响。发现吸附处理MB废水时,25°C,pH=6-7,[MB]=20.0mg/L, [P（MAVM）/NaB]=0.1 g/L,振荡吸附5 min条件下,MB溶液的脱色率可达为97.73%。发现吸附处理BF废水时,pH=6-7, 25°C,[BF]=100.0 mg/L;[P（MAVM）/NaB]=1.0 g/L,振荡5min条件下,脱色率为95.96%。进一步对其吸附等温模型和动力学进行了探讨。发现吸附动力学特性符合准二级动力学模型,吸附等温模型较好地符合Freundlich等温式。总之,将制备的双亲性丙烯酸共聚物/膨润土复合物分别用于金属离子与染料化合物的吸附。发现具有较高的吸附性能,有望用于不同金属离子和染料的处理或富集。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 有机高分子/膨润土复合物在废水处理中的应用研究进展
• 1 膨润土概述及其改性
• 1.1 膨润土概述
• 1.2 膨润土的结构
• 1.3 膨润土的吸附
• 1.4 膨润土的改性
• 1.5 废水处理方法
• 1.6 螯合吸附法在废水处理中的应用
• 1.6.1 螯合吸附法在重金属废水处理中的应用
• 1.6.2 螯合吸附法在有机废水处理中的应用
• 1.7 螯合吸附法的发展前景
• 1.8 课题设计及选题意义
• 参考文献
• 第2章 P（MAV/NaB）复合物的制备与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验仪器和试剂
• 2.1.2 共聚物P（MAV）的制备
• 2.1.3 共聚物P（MAV）/NaB 复合物的制备
• 2.1.4 交联共聚物P（MAVM）/NaB 复合物的制备
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 红外光谱分析
• 2.2.2 XRD 分析
• 2.2.3 扫描电镜（SEM）分析
• 2.3 结论
• 参考文献
• 第3章 P（MAVM）/NaB 复合物对重金属离子的吸附性能研究
• 2+模拟废水的吸附性能研究'>第1节 P（MAVM）/NaB 复合物对含Pb²⁺模拟废水的吸附性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 2+浓度'>3.1.2 紫外分光光度法测定Pb²⁺浓度
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 结果讨论
• 2+去除率的影响'>3.1.4.1 吸附剂用量对Pb²⁺去除率的影响
• 2+去除率的影响'>3.1.4.2 pH 对Pb²⁺去除率的影响
• 2+初始浓度，吸附时间对去除率的影响'>3.1.4.3 Pb²⁺初始浓度，吸附时间对去除率的影响
• 3.1.4.4 温度对去除率的影响
• 3.1.5 吸附等温模型
• 3.1.6 吸附动力学模型
• 2+模拟废水吸附性能的研究'>第2节 P（MAVM）/NaB 复合物对Cd²⁺模拟废水吸附性能的研究
• 2+浓度'>3.2 紫外分光光度法测定Cd²⁺浓度
• 3.2.1 标准曲线的绘制
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 结果讨论
• 2+去除率的影响'>3.2.3.1 吸附剂用量对Cd²⁺去除率的影响
• 2+去除率的影响'>3.2.3.2 pH 对Cd²⁺去除率的影响
• 2+初始浓度和时间对其吸附容量的影响'>3.2.3.3 Cd²⁺初始浓度和时间对其吸附容量的影响
• 3.2.3.4 温度对去除率的影响
• 3.2.4 吸附等温模型
• 3.2.5 吸附动力学特性
• 3.2.6 P（MAVM）/NaB 复合物去除重金属机理推测
• 本章小结
• 参考文献
• 第4章 P（MAVM）/NaB 复合物对有机阳离子染料的吸附性能研究
• 第1节 P（MAVM）/NaB 复合物对MB 的吸附性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 仪器与试剂
• 4.1.2 P（MAVM）/NaB 复合物对MB 的吸附
• 4.1.2.1 溶液的配制
• 4.1.2.2 实验方法
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.1.3.1 吸附剂用量对MB 脱色率的影响
• 4.1.3.2 pH 值对MB 脱色率的影响
• 4.1.3.3 MB 初始浓度与其脱色率的关系
• 4.1.3.4 吸附时间对MB 脱色率的影响
• 4.1.4 吸附等温模型
• 4.1.5 吸附动力学模型
• 第2节 P（MAVM）/NaB 复合物对BF 的吸附性能研究
• 4.2 BF 的吸附试验
• 4.2.1 BF 溶液的配制
• 4.2.2 吸附实验
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.3.1 吸附剂用量对BF 脱色率的影响
• 4.2.3.2 pH 值对BF 脱色率的影响
• 4.2.3.3 BF 初始浓度对其脱色率的影响
• 4.2.3.4 吸附时间对BF 脱色率的影响
• 4.2.4 吸附等温模型
• 4.2.5 吸附动力学模型
• 4.2.6 P（MAVM）/NaB 复合物去除阳离子染料机理推测
• 本章小结
• 参考文献
• 发表论文目录
• 致谢