凹凸棒土及其三种改性试验对亚甲基蓝印染废水的吸附效果对比研究

发布时间：2020-04-19 18:38

【摘要】：在我国经济蓬勃发展的大好形势下,人民生活水平大幅度提高,人们对服饰的色彩提出了更高的需求,故而会产生多种印染废水。印染废水具有色度高、污染物质浓度高和生物可降解性低等特点,其在处理、资源化等方面,仍存在很多技术挑战。本文依托国家重点研发项目—《纺织行业低盐废水深度处理与分质回用技术与示范》,开展亚甲基蓝印染废水的吸附试验研究。有学者提出,将改性后的凹凸棒土作为吸附剂,有助于大幅度提高其吸附率,其中热改性、酸改性和磁化改性是较为常见的改性方法。经文献查阅,我国对于改性凹凸棒土处理印染废水的研究并不多见,故而本文将原土和三种改性土用于亚甲基蓝印染废水的吸附效果试验,对比分析其吸附效果。本文首先基于理论依据,设计凹凸棒土的热改性、酸改性、磁化改性方案,实施凹凸棒土的改性试验;其次通过对改性前后凹凸棒土的表征分析,对比其结构和性能的差异性;然后进行吸附试验,探讨凹凸棒土的煅烧温度、酸种类、酸浓度、复合率、吸附时间、凹凸棒土投加量、亚甲基蓝印染废水初始浓度等因素与吸附率的关系,进而分析得出最优改性方法;最后利用正交试验,得出最优改性方法的温度、吸附时间、pH值、初始浓度、投加量等五种影响因素的主次顺序、最优组合和最佳点。结论如下:(1)通过SEM、XRD、FT-IR、TGA等测试方法,分析凹凸棒原土、热改性、酸改性和磁化改性后的凹凸棒土的结构和性能,得出改性后的凹凸棒土形态结构发生了变化,如其表面由光滑变得粗糙,内部杂质被去除,孔道被疏通,铁的氧化物附着在其表面,比表面积增大等,进而可提高其吸附性能。对比分析衍射特征峰的位置与强度,来分析改性对凹凸棒土的影响。根据特征吸收峰,分析其内部结构变化情况。(2)热改性凹凸棒土:吸附曲线会随着煅烧温度的递增呈现先增大后减小的趋势。即当煅烧温度为400℃,其吸附效果最佳。(3)酸改性凹凸棒土:不同种类酸的的吸附效果依次为:盐酸、硝酸、硫酸。随着酸浓度的增加,凹凸棒土的吸附曲线呈下降趋势。当三种酸的体积分数均为10%时,其吸附效果极佳。(4)磁化改性凹凸棒土:吸附曲线会随着复合率的递增呈现先增大后减小的趋势。当复合率为20%时,其吸附效果最优。(5)吸附率会随着吸附时间的递增而不断提高,后趋于平缓;吸附率随着凹凸棒土投加量的不断增加而递增,后趋于平缓;吸附率的高低与亚甲基蓝印染废水初始浓度呈反比关系。(6)研究凹凸棒原土及三种改性后的凹凸棒土对亚甲基蓝印染废水的吸附规律,得出三种最优改性方法为:磁化改性(20%复合率)、热改性(400℃煅烧)、酸改性(10%体积分数的盐酸溶液)。(7)通过正交试验,得出热改性(400℃煅烧)、酸改性(10%体积分数的盐酸溶液)、原土,影响吸附率的主次顺序都依次为:初始浓度、投加量、温度、pH值、吸附时间。磁化改性(20%复合率),影响吸附率的主次顺序依次为:投加量、初始浓度、pH值、温度、吸附时间。(8)通过正交试验,得出最优组合及最佳点为:温度为25℃,吸附时间为8 h,pH值为13,初始浓度为250 mg/L,投加量为1.0 g。本文拓宽了改性凹凸棒土吸附技术的应用领域,验证了通过改性后的凹凸棒土在吸附亚甲基蓝印染废水技术上的可行性。期望在后续的研究过程中,可获取价格低廉、吸附效果良好的凹凸棒土新型吸附剂,为印染废水的处理、资源化利用提供基础数据。
【图文】：

示意图,理想结构,晶体,示意图

属 2:1 型粘土矿物。其晶体结构如图1-1 所示[35-37]。图 1-1 中，由硅氧四面体双链构成其晶体的基本单元，活性氧原子指向硅氧四面体的顶角，上下双链通过氧原子作为节点，连结后交替排列构成。由于硅氧四面体双链连续组合到一起，才构成了层链状硅酸盐。活性氧原子的指向并非同一方向，，故而形成了不连续的八面体，而且八面体存在很多孔道，因此增加了其比表面积。该特殊结构使得凹凸棒土具有吸附性、催化性、化学性和离子交换性等特性[38-39]。图 1-1 晶体理想结构示意图Fig.1-1 Schematic diagram of the ideal structure of the crystal1.3.2 凹凸棒土的性质1.3.2.1 吸附性凹凸棒土因具有较大的比表面积、特殊的化学结构和存在离子态等特点，而

凹凸棒土,沉淀物,氨水溶液,改性凹凸棒土

新疆大学硕士研究生毕业论文后打开封堵口逐滴加入氨水溶液，实时监测 pH 值，观察混合溶液颜色由浅棕色变为深橙色，再变为墨绿色，最终变为黑色，颜色变化表明 pH 值范围接近 10~11，这时立刻停止滴加氨水溶液。④停止搅拌，将三口烧瓶静置 1 h。此时溶液分为上层清液和下层沉淀物，滤除上层液体，再对下层的沉淀物用蒸馏水进行反复洗涤，监测其 pH 值变为中性后，再用无水乙醇洗涤 2~3 次。⑤最后将洗涤后的沉淀物置于 105℃的烘箱中烘干 12 h，就得到磁化改性凹凸棒土（其复合率占比同上），将其粉碎并研磨至 200 目大小，置于棕色药剂瓶内，干燥保存，以备用后续试验使用。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X791

【参考文献】