本文關(guān)鍵詞：功能化膨潤土吸附水中重金屬離子的研究

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【摘要】：本文旨在通過制備新型功能化膨潤土基吸附材料來有效去除水體中的重金屬離子,為此合成了兩種不同類型的功能化膨潤土吸附材料:聚丙烯酸鈉-膨潤土和磺酸基功能化膨潤土。通過紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)、Zeta-電位儀、掃描電鏡(SEM)、熱分析儀(TG/DTA)和比表面及孔徑分析儀對制備的功能化膨潤土進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)表征,然后選取了Pb~(2+)作為被吸附物質(zhì),探究了多種因素(時(shí)間、pH、初始濃度)對吸附性能的影響,測定了改性前后各吸附劑吸附性能的變化和最佳吸附條件,同時(shí)研究了不同吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)規(guī)律和對應(yīng)的吸附等溫式,在此基礎(chǔ)上推測出合理的吸附機(jī)理,最后進(jìn)行了解吸附研究,測試了功能化膨潤土的循環(huán)使用性能。所得結(jié)果為膨潤土基吸附材料在重金屬廢水處理方面的應(yīng)用提供了新的方法和理論積累。論文取得了如下創(chuàng)新性成果:(1)首次通過原位聚合的方法制備了聚丙烯酸鈉-膨潤土吸附材料(PAANa-Bent)。與傳統(tǒng)的聚合物/膨潤土復(fù)合物通過物理吸附相比,聚丙烯酸鈉-膨潤土通過共價(jià)鍵結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)了更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;此外選擇丙烯酸鈉作為聚合單體避免因?qū)娱g聚合而導(dǎo)致的膨潤土片層剝落,保護(hù)了膨潤土原有的層狀結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明PAANa-Bent比未改性膨潤土具有更多的表面負(fù)電荷,更好的顆粒分散性,更大的層間距;在pH=6,t=300 min,T=25°C的最佳吸附條件下PAANa-Bent對Pb~(2+)的吸附量達(dá)到70.41 mg/g,相比于改性前的33.07 mg/g,吸附性能提高了113%,吸附量明顯提升,達(dá)到了改性的目的;PAANa-Bent對Pb~(2+)的吸附動(dòng)力學(xué)符合pseudo-second-order模型,吸附等溫式符合Freundlich方程,吸附機(jī)制包括-COO-與Pb~(2+)之間靜電吸引和膨潤土本身的層間陽離子吸附性能;解吸附實(shí)驗(yàn)表明PAANa-Bent具有良好的循環(huán)使用性能。(2)制備了通過共價(jià)鍵連接的磺酸基功能化膨潤土(Bent-SO_3H),與其它膨潤土改性方法相比,這種改性方法更加簡單,生產(chǎn)成本更低。實(shí)驗(yàn)表明Bent-SO_3H比未改性的膨潤土具有更多的表面負(fù)電荷和更大的層間距;在pH=6,t=180 min,T=25°C的最佳吸附條件下Bent-SO_3H對Pb~(2+)的吸附量達(dá)到54.40mg/g,比改性前提高了64%,吸附量明顯提升,達(dá)到了改性的目的;Bent-SO_3H對Pb~(2+)的吸附動(dòng)力學(xué)符合pseudo-second-order模型,吸附等溫式符合Freundlich方程,Bent-SO_3H通過表面和層間的-SO_3-與Pb~(2+)產(chǎn)生靜電吸引;解吸附實(shí)驗(yàn)表明Bent-SO_3H具有良好的循環(huán)使用性能。(3)綜合來看PAANa-Bent比Bent-SO_3H具有更大的Pb~(2+)吸附能力,但是就制備過程而言Bent-SO_3H的制備步驟更加簡單,兩種改性方法各具特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O647.3

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