膨润土对电镀废水中重金属离子的吸附研究

论文摘要

随着经济的发展和城市化进程的加快，大量行业如电镀、金属加工、制革等产生大量含重金属的废水，使水体污染现象越来越严重。目前，处理重金属废水的技术很多，如化学沉淀法、离子交换吸附法、电动修复法、化学絮凝法、膜处理技术等。本文主要研究膨润土在电镀废水处理中的应用，并对膨润土吸附重金属离子的机理进行了探讨。膨润土（Bentonite）是一种以蒙脱石为主要矿物成份的粘土矿物，具有独特的层状结构，有很强的吸附能力。蒙脱石经钠化改性后，其层间距、比表面积、吸附性能等得到了很大改善，在环境治理领域中的应用得到了广泛的关注。邯郸地区膨润土中蒙脱石的含量一般在40％-70％之间。在蒙脱石提纯、钠化研究中，通过大量的比较实验，确定了最佳条件。实验测试了膨润土的胶质价、膨胀倍数、比表面积（SE）、阳离子交换容量（CEC）等物化性质，利用X-射线衍射（XRD）、差热分析（DTA）、红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）等分析手段对邯郸钙基膨润土及其钠化土进行了表征。结果表明：提纯后的蒙脱石的纯度提高到90％以上，Na基蒙脱石的层间距从原来的15．224（?）降低到12．73（?）。系统研究了邯郸钙基膨润土及其钠化土对废水中Ni2+、Cu2+、Cr6+和Zn2+的吸附行为，探讨了溶液的pH值、吸附反应时间、吸附剂用量、初始离子浓度等因素对吸附作用的影响。实验结果表明：Na基膨润土的吸附性能明显优于Ca基膨润土。实验得出了Ca基膨润土和Na基膨润土分别吸附Ni2+、Cu2+、Cr6+和Zn2+四种离子的最佳吸附条件。在最佳吸附条件下，Ca基膨润土对Ni2+、Cu2+、Cr6+和Zn2+的吸附率分别为：84．7％、87．2％、66．85％和75．1％；Na基膨润土对Ni2+、Cu2+、Cr6+和Zn2+的吸附率分别为：96．34％、98．51％、97．93％和96．4％。Ca基膨润土和Na基膨润土对Cu2+和Cr6+的吸附符合Freundlich吸附等温线。最佳吸附条件下不同吸附剂材料对Ni2+去除效果的关系为：钠化土>原土（Ca基膨润土）>粉煤灰>伊利石>茂名高岭石>煤系高岭石>苏州高岭石。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电镀废水的来源和危害
• 1.1.1 电镀废水的来源
• 1.1.2 电镀废水的危害
• 1.2 重金属离子的处理方法
• 1.3 膨润土的概念、开发利用状况及应用趋势
• 1.3.1 膨润土的概念
• 1.3.2 膨润土的开发利用状况
• 1.3.3 膨润土的应用趋势
• 1.4 膨润土处理废水的研究进展
• 1.4.1 膨润土处理印染废水的研究进展
• 1.4.2 膨润土处理含有机污染物废水的研究进展
• 1.4.3 膨润土处理含重金属离子废水的研究进展
• 1.5 研究的目的和意义
• 1.6 研究的主要内容、研究方法和技术路线
• 1.6.1 主要内容
• 1.6.2 研究方法和技术路线
• 第2章 膨润土的结构、矿物组成及物化性质
• 2.1 膨润土的晶体结构及基本特性
• 2.1.1 晶体结构
• 2.1.2 基本特性
• 2.2 邯郸膨润土的成分特征
• 2.2.1 化学成分及结构式的计算
• 2.2.2 矿物成分
• 2.3 膨润土的理化性质
• 2.3.1 吸附性
• 2.3.2 膨胀性
• 2.3.3 分散悬浮性
• 2.3.4 热稳定性
• 2.4 本章小结
• 第3章 膨润土的提纯、改性及其性能测定
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 仪器和试剂
• 3.1.3 膨润土的提纯
• 3.1.4 膨润土的钠化
• 3.1.5 膨润土基本性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 提纯方法的选择
• 3.2.2 分散剂用量的影响
• 3.2.3 钠化的最佳工艺条件
• 3.2.4 钠化改性前后理化性能测试
• 3.3 邯郸膨润土的表征
• 3.3.1 X-射线衍射特征
• 3.3.2 红外光谱特征
• 3.3.3 差热分析特征
• 3.3.4 形貌特征
• 3.4 本章小结
• 2+、Cu²⁺、Cr（Ⅵ）和Zn²⁺的研究'>第4章 膨润土吸附电镀废水中Ni²⁺、Cu²⁺、Cr（Ⅵ）和Zn²⁺的研究
• 4.1 实验材料及方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 主要仪器
• 4.1.3 实验方法
• 2+的吸附研究'>4.2 膨润土对Ni²⁺的吸附研究
• 4.2.1 膨润土添加量的影响
• 4.2.2 搅拌时间的影响
• 4.2.3 初始离子浓度的影响
• 4.2.4 pH的影响
• 4.2.5 温度的影响
• 4.2.6 处理含镍废水的最佳工艺
• 4.2.7 吸附剂的影响
• 2+的吸附研究'>4.3 膨润土对Cu²⁺的吸附研究
• 4.3.1 搅拌时间的影响
• 4.3.2 吸附剂添加量的影响
• 4.3.3 初始离子浓度的影响
• 4.3.4 pH值的影响
• 4.3.5 吸附等温线
• 2+废水二次吸附的研究'>4.4 膨润土对含Cu²⁺废水二次吸附的研究
• 4.4.1 单位吸附量的经验公式
• 4.4.2 单位吸附量经验公式的验证
• 4.4.3 单位吸附量经验公式的应用
• 4.5 膨润土对Cr（Ⅵ）的吸附研究
• 4.5.1 吸附剂用量的影响
• 4.5.2 搅拌时间的影响
• 4.5.3 初始离子浓度的影响
• 4.5.4 pH值的影响
• 4.5.5 温度的影响
• 4.5.6 竞争吸附的影响
• 4.5.7 吸附等温线
• 2+的吸附研究'>4.6 膨润土对Zn²⁺的吸附研究
• 2+的影响'>4.6.1 液固比对膨润土吸附Zn²⁺的影响
• 2+的影响'>4.6.2 吸附作用时间对膨润土吸附Zn²⁺的影响
• 2+的影响'>4.6.3 pH值对膨润土吸附Zn²⁺的影响
• 2+的影响'>4.6.4 初始离子浓度对膨润土吸附Zn²⁺的影响
• 2+的影响'>4.6.5 搅拌速度对膨润土吸附Zn²⁺的影响
• 2+去除率的影响'>4.6.6 共存离子对Zn²⁺去除率的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 膨润土吸附重金属离子机理的探讨
• 5.1 吸附机理
• 5.2 膨润土吸附重金属离子的X-射线衍射分析
• 5.3 膨润土吸附重金属离子的差热曲线分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果