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《陜西師范大學(xué)》 2012年

改性蒙脫土的重金屬離子吸附性能研究

唐好慶  

【摘要】：蒙脫土具有層狀結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、可交換的層間陽離子等性質(zhì)使其在消除重金屬離子污染方面有著顯著的優(yōu)勢。但由于氧化物等雜質(zhì)的存在,導(dǎo)致其吸附容量降低。在綜合分析現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本論文分別選擇鹽酸和殼聚糖對蒙脫土進(jìn)行改性,制備了一系列酸活化及殼聚糖改性蒙脫土,并采用SEM、低溫N2吸附、XRD、FT-IR等方法研究了改性蒙脫土的結(jié)構(gòu)、形貌等性質(zhì),探討了鹽酸濃度、酸活化溫度、殼聚糖分子量和殼聚糖/蒙脫土的質(zhì)量比等對改性蒙脫土吸附Co2+等重金屬離子行為的影響規(guī)律。優(yōu)化了蒙脫土改性條件,獲得了相應(yīng)的吸附等溫線、熱力學(xué)參數(shù)及動力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上,初步考察了混合重金屬離子在改性蒙脫土上的競爭吸附行為。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下： (1)分別采用質(zhì)量濃度為0.5-20%的鹽酸,在30-90℃下,對天然鈉基蒙脫土進(jìn)行酸處理,制備了一系列酸活化蒙脫土。以Co2+作為模型重金屬離子,考察了酸活化蒙脫土對其在不同溫度下的吸附過程。結(jié)果表明,1%鹽酸、50℃活化蒙脫土對于Co2+的吸附效果最佳。其中,當(dāng)吸附溫度為30℃時,Co2+的平衡吸附量達(dá)1.6969mmol/g。吸附等溫線擬合結(jié)果表明,Temkin模型可較好地描述酸活化蒙脫土對Co2+的吸附行為。根據(jù)不同吸附溫度下的平衡吸附量,分別計算了不同酸活化蒙脫土吸附Co2+的ΔGθ, ΔHθ, ΔSθ和Ea等熱力學(xué)參數(shù)。動力學(xué)分析結(jié)果表明,酸活化蒙脫土對Co2+的吸附過程符合擬二級動力學(xué)模型,并獲得了相應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)。在上述工作基礎(chǔ)上,對比研究了優(yōu)化酸活化蒙脫土對Fe3+, Ni2+, Cu2+, Zn2+的吸附行為,獲得的平衡吸附量分別為3.6080、2.2786、1.7229及0.9662mmol/g。同時,Temkin模型可較好地描述Fe3+的吸附特征,而Ni2+, Cu2+, Zn2+的吸附更符合Freundlich模型。另外,四種重金屬離子的吸附過程都能夠根據(jù)擬二級動力學(xué)方程進(jìn)行較好地描述�；旌现亟饘匐x子吸附實驗結(jié)果表明,平衡吸附量按如下次序遞減Cu2+≈Ni2+Co2+Fe3+Zn2+。 (2)將殼聚糖與蒙脫土按不同比例混合,制備出一系列殼聚糖改性蒙脫土。選擇Co2+作為模型重金屬陽離子,分別考察了殼聚糖分子量、殼聚糖／蒙脫土質(zhì)量比對有機改性蒙脫土吸附Co2+的影響。結(jié)果表明,以分子量為50000的殼聚糖對蒙脫土改性,其Co2+的平衡吸附量最大。其中,最佳殼聚糖／蒙脫土質(zhì)量比為0.25,相應(yīng)的Co2+的平衡吸附量達(dá)2.5384mmol/g。吸附等溫線擬合結(jié)果表明,與殼聚糖分子量無關(guān),所考察的有機改性蒙脫土對Co2+的吸附較符合Temkin模型,且可根據(jù)擬二級動力學(xué)方程較好地描述Co2+的吸附過程。Fe3+、Cu2+和Zn2+在最佳有機改性蒙脫土上的平衡吸附量分別為2.5354、2.5384和2.5314mmol/g,且與Co2+的平衡吸附量相近。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：O647.31
【目錄】：

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