CTMAB/凹凸棒土颗粒的制备及其吸附Cr(Ⅵ)性能研究
发布时间：2020-12-21 00:35
以凹凸棒土粉末为原料经一定工艺制得凹凸棒土颗粒,采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为改性剂,通过微波改性合成了CTMAB/凹凸棒土颗粒,确定了最佳制备工艺条件为煅烧温度550℃,改性剂浓度80 mmol/L,微波改性时间6 min。考察了Cr(Ⅵ)溶液初始浓度和p H的影响,当Cr(Ⅵ)溶液浓度为20 mg/L,p H=5.6,CTMAB/凹凸棒土颗粒投加量为4 g/L时,在最佳条件下制备的CTMAB/凹凸棒土颗粒对Cr(Ⅵ)的去除率为90.7%。结果表明:改性后CTMAB进入到了凹凸棒土颗粒的表面及孔道,使其所带电性由负转为正,因而对以阴离子重铬酸根存在的Cr(Ⅵ)有更好的吸附性能,且Zeta电位随p H升高而降低,与去除Cr(Ⅵ)效率变化一致。吸附过程符合Langmuir等温线和Lagergren准二级速率方程,表明吸附为一种快速的单分子层化学吸附。
【文章来源】：环境科学与技术. 2017年10期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
改性剂浓度对CTMAB/L凸棒土颗粒去除Cr(VI)效果的影q`uFig.3Effectsofsurfactantconcentrationontheremovalrat
改性6min，制得改性材料，考察改性剂用量的影响，结果见图3。由图3中可见，随着改性剂CTMAB浓度的增大，CTMAB/凹凸棒土颗粒对C（rⅥ）的去除率不断升高，在CTMAB浓度为80mmol/L时达到最大（90.7%），但当CTMAB浓度大于80mmol/L时，CTMAB/凹凸棒土颗粒对C（rⅥ）的去除率反而降低。这可能是因为CTMAB浓度过高时，会形成较多的CTMAB胶束，这些胶束在改性过程中填充于凹凸棒土的孔隙中，占据了吸附点位，因而导致除C（rⅥ）效率的降低。2.2CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌和Zeta电位2.2.1CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌图4（a）~（c）分别是凹凸棒土粉末、凹凸棒土颗粒（550℃煅烧）和CTMAB/凹凸棒土颗粒（550℃煅烧后改性）的扫描电镜图，表1为它们的孔径、孔体积、颗粒尺寸及BET比表面积有关数据。由图4（a）中看表1不同材料的孔径、孔体积、颗粒尺寸及BET比表面积Table1Theporesize，porevolume，nanoparticlesizeandBETsurfaceareaofadsorbents材料孔径/A觷孔体积（/cm3·g-1）颗粒尺寸/A觷BET比表面积（/m2·g-1）凹凸棒土粉末66.6210.305322.010186.301凹凸棒土颗粒114.1370.333514.064116.717CTMAB/凹凸棒土颗粒201.7550.2691124.44953.359程浪，等CTMAB/凹凸棒土颗粒的制备及其吸附Cr（Ⅵ）性能研究79
寤?丛龃笪?.3349cm3/g，这可能是煅烧后凹凸棒土失去了吸附水、结晶水及结构水所致。由改性后CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌（图4（c））可以看到改性使凹凸棒土晶棒变得分散、疏松，但测出的BET比表面积却大幅下降，仅有53.4m2/g，孔体积也降至0.2693cm3/g，究其原因，可能是带正电的CTMAB胶束进入到凹凸棒土颗粒孔隙中且与负电性的凹凸棒土发生了电中和凝聚，使得CTMAB/凹凸棒土的比表面积和孔体积均下降。2.2.2CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位凹凸棒土颗粒和CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位随pH的变化如图5所示。由图5可见，随着pH的增大，凹凸棒土颗粒的Zeta电位逐渐上升，但一直都为负值，且不超过-7.5mV，而CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位均为正值，且随pH升高而下降。凹凸棒土颗粒表面带负电荷是由其自身结构决定的，凹凸棒土晶体中的Si4+可以通过同晶置换被带较少正电荷的Al3+和Fe3+替代，因而表面体现为呈负电。改性后，由于较多阳离子表面活性剂CTMAB进入到凹凸棒土颗粒表面及内部，抵消了其本身负电性，故CTMAB/凹凸棒土颗粒转而呈正电性。当溶液的pH较低时，CTMAB/凹凸棒土颗粒会发生质子吸附作用，将H+吸附到材料表面，Zeta电位因而较高。随着pH的继续增加，表面的H+被OH-离子取代，Zeta电位随之降低。图6为CTMAB/凹凸棒土颗粒在不同pH条件下对20mg/LC（rⅥ）的去除率。从图6可看到，CTMAB/凹凸棒土颗粒对Cr（Ⅵ）的去除率随pH变化与其Zeta电位随pH的变化趋势是一致的，亦即随pH增大，对C（rⅥ）的去除率降低，造成这一结果的原因是一方面较低的表面正电不利于对阴离子重铬酸根的吸附，另一方面OH-会与以阴离子状态的C（rⅥ）竞争活性吸附点位[9]。2.3CTMAB/凹凸棒土?
【参考文献】：
期刊论文
[1]含铬废水净化研究进展[J]. 李承献,邵洪源. 明胶科学与技术. 2015(02)
[2]改性活性炭对废水中铬离子的吸附[J]. 左卫元,仝海娟,史兵方. 环境工程学报. 2015(01)
[3]颗粒活性炭改性同步去除水中铅、铬的研究[J]. 蒋立群,张瑞金,邓慧萍. 环境科学与技术. 2014(12)
[4]改性玉米芯吸附柱处理含Cr6+废水的试验研究[J]. 李琛,葛红光,宋凤敏,刘智峰,刘瑾,王彦民. 水处理技术. 2013(10)
[5]凹凸棒土粘结剂对13X分子筛吸附性能的促进作用[J]. 赵忠林,李鹏飞,马静红,李瑞丰. 离子交换与吸附. 2008(01)
本文编号：2928854
【文章来源】：环境科学与技术. 2017年10期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
改性剂浓度对CTMAB/L凸棒土颗粒去除Cr(VI)效果的影q`uFig.3Effectsofsurfactantconcentrationontheremovalrat
改性6min，制得改性材料，考察改性剂用量的影响，结果见图3。由图3中可见，随着改性剂CTMAB浓度的增大，CTMAB/凹凸棒土颗粒对C（rⅥ）的去除率不断升高，在CTMAB浓度为80mmol/L时达到最大（90.7%），但当CTMAB浓度大于80mmol/L时，CTMAB/凹凸棒土颗粒对C（rⅥ）的去除率反而降低。这可能是因为CTMAB浓度过高时，会形成较多的CTMAB胶束，这些胶束在改性过程中填充于凹凸棒土的孔隙中，占据了吸附点位，因而导致除C（rⅥ）效率的降低。2.2CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌和Zeta电位2.2.1CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌图4（a）~（c）分别是凹凸棒土粉末、凹凸棒土颗粒（550℃煅烧）和CTMAB/凹凸棒土颗粒（550℃煅烧后改性）的扫描电镜图，表1为它们的孔径、孔体积、颗粒尺寸及BET比表面积有关数据。由图4（a）中看表1不同材料的孔径、孔体积、颗粒尺寸及BET比表面积Table1Theporesize，porevolume，nanoparticlesizeandBETsurfaceareaofadsorbents材料孔径/A觷孔体积（/cm3·g-1）颗粒尺寸/A觷BET比表面积（/m2·g-1）凹凸棒土粉末66.6210.305322.010186.301凹凸棒土颗粒114.1370.333514.064116.717CTMAB/凹凸棒土颗粒201.7550.2691124.44953.359程浪，等CTMAB/凹凸棒土颗粒的制备及其吸附Cr（Ⅵ）性能研究79
寤?丛龃笪?.3349cm3/g，这可能是煅烧后凹凸棒土失去了吸附水、结晶水及结构水所致。由改性后CTMAB/凹凸棒土颗粒的微观形貌（图4（c））可以看到改性使凹凸棒土晶棒变得分散、疏松，但测出的BET比表面积却大幅下降，仅有53.4m2/g，孔体积也降至0.2693cm3/g，究其原因，可能是带正电的CTMAB胶束进入到凹凸棒土颗粒孔隙中且与负电性的凹凸棒土发生了电中和凝聚，使得CTMAB/凹凸棒土的比表面积和孔体积均下降。2.2.2CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位凹凸棒土颗粒和CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位随pH的变化如图5所示。由图5可见，随着pH的增大，凹凸棒土颗粒的Zeta电位逐渐上升，但一直都为负值，且不超过-7.5mV，而CTMAB/凹凸棒土颗粒的Zeta电位均为正值，且随pH升高而下降。凹凸棒土颗粒表面带负电荷是由其自身结构决定的，凹凸棒土晶体中的Si4+可以通过同晶置换被带较少正电荷的Al3+和Fe3+替代，因而表面体现为呈负电。改性后，由于较多阳离子表面活性剂CTMAB进入到凹凸棒土颗粒表面及内部，抵消了其本身负电性，故CTMAB/凹凸棒土颗粒转而呈正电性。当溶液的pH较低时，CTMAB/凹凸棒土颗粒会发生质子吸附作用，将H+吸附到材料表面，Zeta电位因而较高。随着pH的继续增加，表面的H+被OH-离子取代，Zeta电位随之降低。图6为CTMAB/凹凸棒土颗粒在不同pH条件下对20mg/LC（rⅥ）的去除率。从图6可看到，CTMAB/凹凸棒土颗粒对Cr（Ⅵ）的去除率随pH变化与其Zeta电位随pH的变化趋势是一致的，亦即随pH增大，对C（rⅥ）的去除率降低，造成这一结果的原因是一方面较低的表面正电不利于对阴离子重铬酸根的吸附，另一方面OH-会与以阴离子状态的C（rⅥ）竞争活性吸附点位[9]。2.3CTMAB/凹凸棒土?
【参考文献】：
期刊论文
[1]含铬废水净化研究进展[J]. 李承献,邵洪源. 明胶科学与技术. 2015(02)
[2]改性活性炭对废水中铬离子的吸附[J]. 左卫元,仝海娟,史兵方. 环境工程学报. 2015(01)
[3]颗粒活性炭改性同步去除水中铅、铬的研究[J]. 蒋立群,张瑞金,邓慧萍. 环境科学与技术. 2014(12)
[4]改性玉米芯吸附柱处理含Cr6+废水的试验研究[J]. 李琛,葛红光,宋凤敏,刘智峰,刘瑾,王彦民. 水处理技术. 2013(10)
[5]凹凸棒土粘结剂对13X分子筛吸附性能的促进作用[J]. 赵忠林,李鹏飞,马静红,李瑞丰. 离子交换与吸附. 2008(01)
本文编号：2928854
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