膨潤土對廢水中Pb2+和Cd2+的吸附性能研究.pdf

1、本文通過實(shí)驗(yàn)研究了天然膨潤土和熱改性膨潤土對廢水中重金屬離子 Pb2+和Cd2+的吸附性能,探討了外界環(huán)境因素對去除率和吸附量等吸附效果的影響,分析了吸附動力學(xué)﹑吸附等溫式和吸附熱力學(xué),比較了膨潤土改性前后的吸附性能。最后對吸附機(jī)理與規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)。
　　雖然天然膨潤土對重金屬吸附能力較強(qiáng),但熱改性膨潤土則因具有更大的比表面積和更強(qiáng)的分子活性而具有更高的吸附效率。而且,天然及熱改性膨潤土對Pb2+的吸附效果更好。在其他實(shí)驗(yàn)條件一定

2、時(shí),吸附90min后,Pb2+和Cd2+在天然膨潤土上的吸附量分別是19.15mg/g和16.24mg/g;Pb2+和Cd2+在熱改性膨潤土上的吸附量則分別是38.52mg/g和21.67mg/g。通過對溫度、膨潤土改性方法、膨潤土投加量、吸附時(shí)間、初始pH值和溶液Pb2+初始濃度等影響因素的研究,可以得出如下結(jié)論:在該實(shí)驗(yàn)條件下,吸附量隨膨潤土用量增加而減少;吸附量隨pH在4~6范圍內(nèi)的增加而增加;吸附量隨溫度或Pb2+初始濃度增加而

3、增加。由于反應(yīng)速度較快,前5min時(shí),吸附量上升很快;吸附60min時(shí),吸附反應(yīng)基本達(dá)到平衡;吸附90min時(shí),吸附過程進(jìn)行得相當(dāng)徹底。改性前后的膨潤土對Pb2+和Cd2+的吸附動力學(xué)過程均可用準(zhǔn)一級動力學(xué)模型、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型描述,但是用前兩種模型則較精確,特別是準(zhǔn)二級動力學(xué)模型更能說明吸附動力學(xué)過程。顆粒內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散均為吸附的控制過程和影響因素,但以反應(yīng)速率較慢者為控制步驟。改性前后膨潤土對 Pb2+和Cd2+的吸

4、附等溫線分別與Freundlich方程和Langmuir方程擬合較好。熱力學(xué)分析表明:吸附在吸附初始濃度較低時(shí)體現(xiàn)為以化學(xué)吸附為主(ΔH>40KJ/mol),在吸附初始濃度較高時(shí)體現(xiàn)為以物理吸附為主(ΔH<40KJ/mol)。物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別在于吸附力種類不同:物理吸附以微弱的范德華力和靜電吸引力為主而化學(xué)吸附以化學(xué)鍵為主,所以化學(xué)吸附的吸附焓變較大。在實(shí)驗(yàn)條件下,吸附吉布斯自由能函數(shù)變ΔG<0,表明反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行;吸附熵變Δ