HTAB-EDTA_DXN复合改性蒙脱土对水溶液中Cr（Ⅵ）吸附研究.pdf

摘要 本文采用蒙脱土作为载体，以溴化十六烷基三甲基铵（HTAB ）和乙二胺四乙酸 （EDTA ）、糊精（DXN ）进行复合改性，得到两种复合改性蒙脱土HTAB-EDTA-MMT 和HTAB-DXN-MMT ，以去除率为主要评价指标，研究其对水溶液中Cr(Ⅵ) 的吸附性能。 通过 X 射线衍射仪（XRD ）、傅立叶红外光谱仪（FI-IR ）、扫描电子显微镜（SEM ）、 Zeta 电位（Zeta potential ）、比表面积及孔隙度分析仪（BET ）等对复合改性蒙脱土进行 表征，结合表征分析不同制备条件下吸附剂的结构变化对吸附效果的影响，确定最佳制 备条件。对吸附性能最优的复合改性蒙脱土的吸附工艺条件、再生利用以及共存离子的 影响进行了研究，并对其吸附等温方程和吸附动力学模型进行了探讨。主要研究结论如 下： 制备复合改性蒙脱土HTAB-EDTA-MMT ，结果表明：先加入HTAB 至蒙脱土悬浮 液，再加入 EDTA ；mHTAB/mEDTA 为 1:1；固液比为2%时，制备的复合改性蒙脱土 H/EM-2% 、HTAB 单一改性蒙脱土HM 和原蒙脱土MMT 三者去除率大小为H/EM-2% (88.16%) HM(51.58%) MMT(27.45%) 。结合表征结果得出结论：复合改性蒙脱土 H/EM-2% 的层间距为2.11nm ，均大于单一改性蒙脱土（1.59nm）和原蒙脱土（1.25nm） 的层间距，说明改性剂进入到蒙脱土中，使得蒙脱土被柱撑开。H/EM-2%在酸性和弱碱 性条件下表面均带正电荷，有利于对水中Cr(Ⅵ) 的吸附。改性后的蒙脱土的比表面积减 小，可能是因为改性剂的进入堵塞蒙脱土的孔道，但其结构并没有发生改变。 为进一步提高对水溶液中 C r ( Ⅵ ) 的去除率，制备了复合改性蒙脱土 HTA B - DX N - M MT 。结果表明：HTA B 和 DXN 同时加入蒙脱土悬浮液中； mHTAB/mDXN 为3:2 ；固液比为2% 时，所制备复合改性蒙脱土HDM-2% 的去除率最 高为96.66%，比H/EM-2% 的去除率高。结合表征结果得出结论：HTAB 和DXN 改性 剂的加入，使得 HDM-2% 的层间距增大为2.16nm 。复合改性之后的蒙脱土表面在酸性 和弱碱性条件下带正电，有利于对水溶液中Cr(Ⅵ) 的去除。改性剂的加入堵塞了蒙脱土 的孔道，使其比表面积减小，但并未改变原蒙脱土的结构。 对复合改性蒙脱土HDM-2% 的工艺条件进行了优化，确定最佳工艺条件为：含铬溶 I 液的 pH 为 4 ，加入量为 0.2g，含铬溶液的初始浓度应小于 60mg/L 。研究了共存离子 - - 2- 2+ 2+ NO3 、Cl 、SO4 、Pb 、Fe 对吸附Cr(Ⅵ) 的影响，相比较阴离子，阳离子对去除率的 影响显着。用硫酸对吸附剂进行再生，可以循环再生4 次。 用Langmuir 和Freundlich 等温方程对HDM-2% 的吸附过程进行拟合，得出其吸附 过程符合 Langmuir 等温方程的拟合。动力学采用伪一级、伪二级动力学模型对吸附实 验数据进行拟合，发现伪二级动力学模型可以更好地描述吸附过程。用颗粒内扩散模型 拟合时，发现吸附过程主要分为两个阶段：快速吸附阶段和缓慢吸附阶段，并且吸附速 率由外扩散和内扩散共同决定。 关键词：蒙脱土，改性，Cr(Ⅵ) ，吸附 II 目录 摘要I Abstract III 第一章 绪论 1 1.1 铬的来源 1 1.2 铬的危害 1 1.3 含铬废水的处理方法2 1.3.1 化学沉淀法2 1.3.2 光催化降解法2 1.3.3 离子交换树脂法3 1.3.4 膜分离法3 1.3.5 生物法3 1.3.6 吸附法3 1.4 吸附材料的分类4 1.4.1 无机吸附材料4 1.4.2 高分子吸附材料4