功能化膨润土吸附水中重金属离子的研究

发布时间：2017-12-04 22:05

  本文关键词：功能化膨润土吸附水中重金属离子的研究

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【摘要】：本文旨在通过制备新型功能化膨润土基吸附材料来有效去除水体中的重金属离子,为此合成了两种不同类型的功能化膨润土吸附材料:聚丙烯酸钠-膨润土和磺酸基功能化膨润土。通过红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、Zeta-电位仪、扫描电镜(SEM)、热分析仪(TG/DTA)和比表面及孔径分析仪对制备的功能化膨润土进行了全面的结构表征,然后选取了Pb~(2+)作为被吸附物质,探究了多种因素(时间、pH、初始浓度)对吸附性能的影响,测定了改性前后各吸附剂吸附性能的变化和最佳吸附条件,同时研究了不同吸附剂的吸附动力学规律和对应的吸附等温式,在此基础上推测出合理的吸附机理,最后进行了解吸附研究,测试了功能化膨润土的循环使用性能。所得结果为膨润土基吸附材料在重金属废水处理方面的应用提供了新的方法和理论积累。论文取得了如下创新性成果:(1)首次通过原位聚合的方法制备了聚丙烯酸钠-膨润土吸附材料(PAANa-Bent)。与传统的聚合物/膨润土复合物通过物理吸附相比,聚丙烯酸钠-膨润土通过共价键结合从而实现了更好的结构稳定性;此外选择丙烯酸钠作为聚合单体避免因层间聚合而导致的膨润土片层剥落,保护了膨润土原有的层状结构。实验表明PAANa-Bent比未改性膨润土具有更多的表面负电荷,更好的颗粒分散性,更大的层间距;在pH=6,t=300 min,T=25°C的最佳吸附条件下PAANa-Bent对Pb~(2+)的吸附量达到70.41 mg/g,相比于改性前的33.07 mg/g,吸附性能提高了113%,吸附量明显提升,达到了改性的目的;PAANa-Bent对Pb~(2+)的吸附动力学符合pseudo-second-order模型,吸附等温式符合Freundlich方程,吸附机制包括-COO-与Pb~(2+)之间静电吸引和膨润土本身的层间阳离子吸附性能;解吸附实验表明PAANa-Bent具有良好的循环使用性能。(2)制备了通过共价键连接的磺酸基功能化膨润土(Bent-SO_3H),与其它膨润土改性方法相比,这种改性方法更加简单,生产成本更低。实验表明Bent-SO_3H比未改性的膨润土具有更多的表面负电荷和更大的层间距;在pH=6,t=180 min,T=25°C的最佳吸附条件下Bent-SO_3H对Pb~(2+)的吸附量达到54.40mg/g,比改性前提高了64%,吸附量明显提升,达到了改性的目的;Bent-SO_3H对Pb~(2+)的吸附动力学符合pseudo-second-order模型,吸附等温式符合Freundlich方程,Bent-SO_3H通过表面和层间的-SO_3-与Pb~(2+)产生静电吸引;解吸附实验表明Bent-SO_3H具有良好的循环使用性能。(3)综合来看PAANa-Bent比Bent-SO_3H具有更大的Pb~(2+)吸附能力,但是就制备过程而言Bent-SO_3H的制备步骤更加简单,两种改性方法各具特点。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3

【参考文献】

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本文编号：1252489