氧化物水合過程中對鋅離子的吸附與晶格插入過程的研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在鋅礦采選、冶煉加工、機械制造、火力發(fā)電、儀器儀表、合金、電鍍、造紙等工業(yè)生產(chǎn)過程中，排放的大量含鋅廢水往往得不到妥善的處理，造成的鋅污染已受到人們的廣泛關(guān)注。對于鋅離子廢水的處理，傳統(tǒng)的化學沉淀、離子交換等方法均存在處理效率低、成本高、產(chǎn)生二次污染等問題，而吸附法是目前去除水中重金屬離子最有效的方法之一，在操作上具有較好的靈活性，去除效率高，而且，通常吸附劑具有可再生性，因此可以重復使用，節(jié)約成本。層狀雙金屬氫

2、氧化物(Hydrotalcite，簡稱LDH)，又稱水滑石，在自然界中廣泛存在，以LDH為前體，經(jīng)過高溫焙燒得到的復合氧化物(LDO)具有很高的比表面積和良好的孔隙結(jié)構(gòu)，其表面呈堿性并能在水溶液中通過特有的“記憶效應”恢復為層狀的LDH結(jié)構(gòu)，在此過程中能吸附大量的重金屬離子，可以作為一種良好的重金屬吸附劑。
　　本文采用液相共沉淀法制備鎂鋁類水滑石(LDH)，在一定溫度下焙燒得到鎂鋁復合氧化物(LDO)。通過X射線衍射圖譜、紅外圖

3、譜、BET表面積、透射電鏡等手段對吸附劑吸附前后的形貌、結(jié)構(gòu)進行表征。用LDO吸附水中的Zn2+，并對其焙燒溫度、投加量以及吸附時間等實驗條件進行了優(yōu)化。然后研究了LDO對Zn2+的吸附熱力學和吸附動力學，對吸附機理進行了初步探討。最后用焙燒的方法對吸附劑進行再生，研究其可再生性能。
　　研究結(jié)果表明，在焙燒溫度為500℃時，LDO具有最佳吸附效果，當Zn2+濃度為500mg/L時，LDO最佳投加量為0.5g/L，最佳吸附時間為4

4、20min。在反應開始10min內(nèi)，LDO的相界面發(fā)生快速水合過程，釋放出大量的羥基離子，導致局部pH值偏高，結(jié)合動力學實驗結(jié)果表明，此過程伴隨大量的Zn2+的吸附，即表面沉淀作用。由熱力學數(shù)據(jù)可知，25℃、35℃、45℃的吸附等溫線都較好的符合Langmuir吸附等溫模型。LDO對Zn2+的吸附過程中，單分子層吸附占主導，即LDO表面吸附位點為單層排列。吸附自由能△G為負值，并且隨著溫度的升高，△G的絕對值逐漸增大，說明這是一個自發(fā)的

5、吸熱反應;吸附焓變△H為11.07kJ/mol,說明LDO吸附Zn2+的過程以化學吸附為主;吸附熵變(△S)為正值，說明該吸附過程是一個熵增的不可逆過程，解吸不易發(fā)生。由動力學數(shù)據(jù)可知，吸附反應的全過程都較好的符合準二級動力學模型，且隨著溫度的升高，飽和吸附量逐漸增加，說明該反應為吸熱反應，這與熱力學實驗結(jié)論相符。吸附活化能Ea為26.88kJ/mol，說明LDO對Zn2+吸附速率受反應速率控制而不受擴散速率控制。這也進一步說明，吸附過