镉在膨润土中的吸附和解吸行为研究

论文摘要

吸附法作为一种重要的物理化学方法,因其操作简单、使用方便、效率高等特点,在废水处理中有很多应用。开发廉价、高效的吸附剂一直是研究的热点。膨润土是我国含量非常丰富的一种粘土矿物,由于其具有独特的层状结构,使其对重金属离子等具有很强的吸附能力。膨润土应用于废水处理,具有操作简便、效果好、成本低廉等优势。本文介绍了膨润土的概念及其在环境保护方面的应用研究进展。论文首先以Cd2+污染模拟废水为研究对象,通过单因素试验研究了影响膨润土吸附含Cd2+废水性能的主要因素及其吸附等温线和吸附动力学,其中详细讨论了离子强度的影响,并且对本校砚湖、东风渠及热电厂的废水进行了吸附研究。试验利用酸性溶液及盐酸对吸附了Cd2+的膨涧土进行了解吸试验,确定了酸性溶液解吸Cd2+的最佳条件。试验还研究了在添加腐植酸的情况下膨润土吸附含Cd2+废水的主要影响因素及其吸附等温线和吸附动力学。本论文试验所用膨涧土是广东产钙基膨涧土。研究结果表明:膨润土吸附含Cd2+废水的最佳试验条件为:pH值6,振荡时间30min,用土量20.0g/L,离子强度0.1mol/L。离子强度试验表明,离子强度对吸附的影响很明显,膨润土对Cd2+的吸附属电性吸附和专性吸附同时存在。膨润土对Cd2+的吸附行为用Freudlich模型和Langmuir模型都能较好的拟合,并且其吸附动力学符合Lagergren准二级反应速率模型。用膨润土对实际废水进行了处理,当用土量为10.0g/L时,膨润土对废水中的Cd2+的去除率在82.29～86.63%之间。所以,膨润土在环境保护,特别是重会属离子废水处理及环境修复中的应用具有重要意义,在环境污染治理中有广阔的应用前景。解吸试验结果表明:酸性溶液对Cd2+的解吸率在很短的时间内就已达到平衡,随着时间的延长解吸率基本不变,解吸动力学符合Lagergren准二级反应速率模型:酸性溶液对Cd2+的解吸率先随解吸液pH值的增加而迅速减小,然后缓慢减小。当pH为2～3.5时,解吸率从30.62%减少到了5.12%,当pH为3.5～5.5时,解吸率从5.12%减小到1.10%;随着解吸次数的增加,解吸率逐渐减小;随着离子强度的增加,解吸率不断增大,当离子浓度为2.964mmol/L时,其解吸率达到了10.68%;盐酸解吸试验表明,随着沈脱剂盐酸浓度的增加,洗脱率越来越高。当赫酸浓度≥0.5mol/L,沈脱率均达到了100%。在添加腐植酸的情况下,膨润土吸附含Cd2+废水的最佳试验条件为:pH值6.0,腐植酸浓度1g/L。加入腐植酸后,膨润土对Cd2+的吸附明显增加,当腐植酸浓度为1g/L时,饱和吸附量由3.231mg/g增加到了8.425mg/g。添加腐植酸后,膨润土对Cd2+的吸附行为用Freudlich模型和Langmuir模型也都能较好的拟合,并且其吸附动力学也符合Lagergren准二级反应速率模型。以上研究结果对利用膨润土的强吸附能力处理废水,特别是处理含镉废水有一定理论和实践意义,同时为提高我国膨润土的应用价值丌拓了一条有新意的途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 膨润土概述
• 1.1.1 膨润土的概念
• 1.1.2 膨润土的矿物学特征
• 1.1.3 膨润土的特性
• 1.1.4 膨润土的种类
• 1.1.5 膨润土资源概况
• 1.1.6 膨润土的应用现状
• 1.2 膨润土在环境保护领域中的应用
• 1.2.1 废水（污水）处理
• 1.2.2 土壤和地下水污染的防止及修复
• 1.2.3 放射性废物的处理与处置
• 1.2.4 其它应用
• 1.3 含镉废水及其处理方法简介
• 1.3.1 含镉废水的来源及危害
• 1.3.2 含镉废水的处理方法
• 1.4 腐植酸的性质及其在含镉废水处理中的应用
• 1.4.1 腐植酸的性质
• 1.4.2 腐植酸在含镉废水处理中的应用
• 1.5 本课题的来源、意义及主要研究内容
• 第2章 膨润土处理含镉废水特性研究
• 2.1 试验仪器及药品
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要仪器及试剂
• 2.2 镉离子的测定方法
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 膨润土的制备
• 2.3.2 基本试验方法
• 2.3.3 吸附去除率的计算
• 2.4 试验结果与讨论
• 2.4.1 溶液初始pH的影响
• 2.4.2 用土量的影响
• 2.4.3 离子强度的影响
• 2.4.4 膨润土吸附镉离子的等温吸附曲线
• 2.4.5 吸附动力学
• 2.4.6 膨润土吸附镉离子的机理探讨
• 2.4.7 膨润土对实际重金属废水的处理效果
• 2.5 本章小结
• 第3章 吸附剂解吸的初步探讨
• 3.1 试验仪器及药品
• 3.2 膨润土的解吸试验
• 3.2.1 吸附土的制备
• 3.2.2 解吸过程
• 3.2.3 解吸率和解吸量的计算
• 3.2.4 酸性溶液的成分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 解吸液pH对解吸性能的影响
• 3.3.2 解吸次数对解吸性能的影响
• 3.3.3 解吸液离子强度对解吸性能的影响
• 3.3.4 解吸动力学研究
• 3.3.5 HCl浓度对解吸性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 腐植酸对镉离子在膨润土上吸附特性影响的研究
• 4.1 试验仪器及药品
• 4.2 基本试验方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 pH对吸附的影响
• 4.3.2 腐植酸浓度对吸附的影响
• 4.3.3 等温吸附试验
• 4.3.4 吸附动力学
• 4.3.5 影响机理的探讨
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录