矿物组成对两性复配修饰红壤吸附苯酚的影响

发布时间：2020-04-16 06:52

【摘要】：本文以红壤作为基质,在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱BS-12(BS)修饰的基础上,以阳离子表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵DTAB(DT)进行复配修饰,通过碳含量、FTIR、比表面积、SEM的分析表征BS+DT两性复配修饰红壤的结构特征。采用批处理法探究了不同修饰比例、温度、pH和离子强度等条件下,复配修饰红壤对有机污染物苯酚的吸附规律和热力学特征,并探讨了其吸附机制。并在此基础之上,通过添加膨润土、高岭土两种黏土矿物改变红壤矿物组成,研究矿物组成的变化对复配修饰红壤吸附苯酚的影响,并进行探讨。目的在于阐明矿物组成对两性复配修饰土吸附有机物的影响机制,为土壤污染修复提供理论依据,论文取得的主要结论如下:(1)红壤经BS-12修饰后,总碳(TC)含量随BS-12修饰比例增大而增加,复配DT后,表现为200%CEC BS+DT总修饰比例内TC含量随DT修饰比例的增加而升高;经BS-12修饰和DTAB复配修饰后,红壤比表面积均随二者修饰比例增大呈现减小趋势,且BS+DT复配修饰红壤比表面积均小于BS两性修饰红壤。FTIR分析结果表明,BS-12和DTAB均已修饰结合在红壤中。扫描电镜结果可知,不同的修饰比例下BS-12和DTAB修饰红壤表面的特征存在不同。(2)平衡吸附实验表明,经BS+DT复配修饰后的红壤,对单一苯酚和苯酚+Cd~(2+)复合污染中苯酚的吸附量均高于未修饰红壤原土和单一BS修饰红壤。对单一苯酚处理时,表现出在BS+DT总修饰比例小于150%CEC时吸附量随修饰比例增加而递增的规律,其中100BS+50DT修饰红壤吸附效果最好。苯酚吸附等温线均适合用Henry模型描述。两性复配修饰红壤对苯酚的吸附量均随着温度、pH升高而降低,随离子强度的升高呈下降的趋势。热力学参数结果表明,两性及其复配修饰红壤吸附苯酚是一个自发的焓减控制过程,以物理吸附为主。黏土矿物组成决定的CEC是影响红壤对苯酚吸附能力的关键因素。(3)红壤添加膨润土后矿物组成发生改变,CEC随膨润土添加比例的增加而升高,且相同BS+DT修饰比例下,对苯酚的吸附量提升显著。100BS+50DT为添加膨润土红壤吸附苯酚的最佳修饰比例。Henry模型是描述各添加膨润土红壤对苯酚吸附的最佳模型。添加膨润土红壤对苯酚的吸附量随温度、pH的升高而降低,随离子强度的增大吸附量先升高后降低。热力学参数表明,吸附苯酚过程为自发性的放热过程,总体上添加膨润土红壤对苯酚的吸附为焓减控制。(4)红壤添加高岭土后CEC值下降。相同BS-12+DTAB修饰比例下,添加高岭土红壤对苯酚的吸附量较未添加的红壤有所下降。100BS+50DT同样为添加高岭土红壤吸附苯酚的最佳修饰比例。Henry模型适用于描述添加高岭土红壤对苯酚的吸附。添加高岭土红壤对苯酚的吸附为增温负效应,随pH的升高吸附量降低,随离子强度的增大吸附量先升高后降低。热力学参数表明,苯酚的吸附过程由焓减控制。苯酚吸附取决于土样CEC决定的TOC,黏土矿物组成改变造成的土样CEC变化是造成两性复配修饰红壤吸附性能产生差异的根本原因。(5)修饰基质CEC是影响苯酚吸附的关键性因素。改变土壤的黏土矿物组成,增加土壤CEC是提高两性复配修饰土吸附苯酚的有效方法。
【图文】：

性、分散性、润滑性、吸附性、可塑性、阳离相当强的悬浮性，经酸化处理后又有优良的脱剂、吸附剂、脱色剂、增塑剂、催化剂、净化剂充剂、增强剂等。又因其价格低廉和储备量大钻井泥浆等多个行业，被誉为“万能石”。是 SiO2为 66.7%、Al2O3为 28.3%和 H2O 为 5%其最主要的结构单元是两个 Si-O 四面体夹着一换使其带有大量的负电荷(于阳辉等 2005)，为子和极性分子(张多等 2015)。蒙脱石 2 个相邻结合力较小，水分子以及其它极性分子能够进入有极大的比表面积，，从而拥有较好的吸附性能附近的水分子易与其发生水化反应，在蒙脱石润土的类型由其层间的阳离子种类所决定，层离子为 Ca2+时称钙基膨润土，层间阳离子为 H+-酸性白土），层间阳离子为有机阳离子时称有

俗称瓷土。是由火成岩和变质岩中的长化而成，以高岭石为主要成分的黏土矿物，在孟励等 2015)。分接近于高岭石的理论成分，化学组成为 Al4[ 46.5%，Al2O3为 39.5%，H2O 为 14.0%。高岭石O 四面体片与 Al-O(OH)八面体片连结形成，高岭矿物(任伟 2015)，如图 1-2 所示，单位构造高异，分别是氧原子和羟基。单位构造之间靠氢非膨胀性黏土矿物的一种。高岭石晶格排列整率很低，故只有极少的负电荷由此产生，因而2)。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】

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3 李文斌;杨淑英;孟昭福;崔晓波;刘伟;白丹;;DTAB对两性膨润土的复配修饰机制和吸附菲的影响[J];农业环境科学学报;2015年09期

4 孟励;尹立辉;周奎;冯兵;陆金凤;邱兆伦;;高岭土/柠檬酸复合高吸水树脂的制备及性能研究[J];天津农学院学报;2015年03期

5 任伟;;浅谈高岭土的成因类型及开发应用[J];西部探矿工程;2015年05期

6 朱赞成;孙德安;王小岗;陈栶;王古平;;基于膨润土微观结构确定土水特征曲线的残余含水率[J];岩土工程学报;2015年07期

7 聂果;王永杰;李军;;环境矿物材料吸附重金属的有机改性研究[J];环境科技;2015年02期

8 王鉴;臧伟鹏;祝宝东;张健伟;孟庆明;;蒙脱土表面改性研究进展[J];硅酸盐通报;2015年03期

9 王冰鑫;雷西萍;;有机改性凹凸棒石及其应用研究进展[J];硅酸盐通报;2015年03期

10 张多;郭东新;;膨润土在家兔颗粒饲料生产的应用前景[J];饲料研究;2015年03期

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4 王建涛;BS-SDS复配修饰膨润土对Cd(Ⅱ)、苯酚和Cr(Ⅵ)的吸附特征[D];西北农林科技大学;2014年

5 李婷;两性修饰膨润土对苯酚和Cd（Ⅱ）的平衡吸附特征[D];西北农林科技大学;2012年

6 王通;表面活性剂/高分子聚合物改性膨润土的结构及吸附性能研究[D];湘潭大学;2010年

7 王学友;BS-8两性改性娄土对苯酚、Cd～（2+）的吸附解吸特征和机理研究[D];西北农林科技大学;2006年

8 雷芸;绢云母表面改性及机理研究[D];武汉理工大学;2003年

本文编号：2629508