论文摘要
水是人类赖以生存的三大要素之一,但是随着经济的快速增长,工农业的快速发展,水资源正在急剧消耗。此外,更让人担忧的是随之而来的水体严重污染问题,这直接威胁人类和其它生物的生命健康,破坏整个生态系统的稳定性。水体中的污染物种类繁多,如重金属污染物、有机污染物、氰化物、硫化物、酸碱盐污染物。其中重金属以其对人体和动植物等严重的毒害性和难处理性,成为水体中具有严重危害性的无机污染物。对重金属污染物的处理方法很多,其中利用天然矿物材料作吸附剂处理重金属成为焦点。目前,人们已利用天然层状硅酸盐矿物处理重金属污染物,并取得良好的实验结果。滑石粉作为一种不带层电荷的层状硅酸盐矿物,具有优良的化学稳定性,对油脂、颜料、药剂和溶液里的杂质都有极大的吸附能力。因此本文研究了滑石对水中重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附效果;分别讨论滑石用量、溶液pH值、吸附温度和吸附时间对重金属离子去除效果的影响;用Langmuir和Freundlich吸附等温线描述滑石对吸附质的吸附特性;利用X衍射分析和红外光谱分析,初步探讨了滑石对重金属离子的吸附机理。通过实验表明,滑石对水溶液中的重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+具有良好的吸附效果,三种重金属离子的等温线均符合Langmuir和Freundlich的吸附等温线,尤其与Freundlich吸附等温式的符合情况更好。当三种重金属初始浓度相同时（100mg/L）,滑石对Cu2+、Pb2+、Cd2+吸附能力的顺序为Pb2+> Cu2+> Cd2+。影响重金属Cu2+去除率的主要因素有滑石用量、溶液pH值、吸附时间和吸附温度。其中滑石用量为2g时,对Cu2+的去除率为45%,用量为10g时Cu2+的去除率为97.5%;pH值为3时Cu2+的去除率仅为59%,而当pH增加值7时,去除率迅速增加至99.87%,可见pH值对Cu2+的去除率影响显著;滑石对Cu2+的去除率随吸附时间的不断增加而增大,7h后基本达到吸附平衡状态,去除率为98.4%;滑石吸附Cu2+的最佳温度范围为6070℃。影响重金属Pb2+以及高浓度Cd2+去除率的主要因素为溶液pH值。当溶液pH值小于4时对Pb2+的去除率为81%,而pH值超过4时去除率显著增大至98.89%;当溶液pH值在36时,滑石对Cd2+（100mg/L）的去除率最大仅为22%,而pH增大至7时,去除率达到99.97%。溶液pH值和吸附时间是影响滑石吸附处理低浓度Cd2+的主要因素。pH值在37时,滑石对Cd2+的去除率从97.2%增大至99.96%,之后随着pH的进一步增大Cd2+去除率变化缓慢;滑石吸附处理Cd2+的最佳吸附时间为5h且此时基本达到吸附平衡,去除率为99.1%。吸附重金属Cu2+的滑石的X衍射和傅立叶变换红外光谱表明滑石对重金属Cu2+的吸附中存在表面OH-的络合吸附和表面物理吸附,但使用X衍射和傅立叶变化红外光谱这两种手段来研究滑石对Pb2+和Cd2+吸附作用时,效果不理想,因此有必要采用其它手段研究滑石对重金属离子的吸附机理。