黏土礦物表面修飾及其吸附重金屬離子的性能規(guī)律研究.pdf

1、近年來我國重金屬污染形勢日趨嚴(yán)峻，已成為影響社會和諧發(fā)展的重要問題。在重金屬污染治理實(shí)踐中，黏土礦物發(fā)揮了顯著的作用，但天然黏土礦物對重金屬離子吸附的選擇性與穩(wěn)定性較差，吸附量相對較低。通過表面接枝或插層對黏土礦物改性修飾，可顯著提高其對重金屬的吸附能力。現(xiàn)有的有機(jī)溶劑加熱回流接枝法效率較低，耗能多、耗時久，難于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。研究黏土礦物表面修飾并探討其吸附重金屬離子的性能與機(jī)理，對于開發(fā)新型重金屬污染治理材料技術(shù)具有重要的科學(xué)意義

2、，也有利于我國豐富的黏土礦物資源開發(fā)利用。
　　本文選擇表面接枝方法，以海泡石和坡縷石作為基體，通過高速剪切凝膠法分別制備巰基修飾海泡石、巰基修飾坡縷石和氨基修飾坡縷石，并采用X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡、29Si固體核磁共振等方法表征其理化性質(zhì)，證實(shí)高速剪切凝膠法可成功地將巰基或氨基等有機(jī)官能團(tuán)通過共價鍵方式接枝于海泡石或坡縷石的表面。該方法充分利用海泡石和坡縷石獨(dú)特的流變學(xué)特性，高速剪切過程中黏土棒晶有效分離，高效

3、完成表面修飾，簡捷高效，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。巰基修飾海泡石、巰基修飾坡縷石和氨基修飾坡縷石三種表面接枝黏土礦物對Pb2+和Cd2+等重金屬離子的吸附量較其原始礦物顯著提高。本文研究了Pb2+和Cd2+在表面修飾黏土上的吸附過程，擬合吸附動力學(xué)及熱力學(xué)曲線和參數(shù)，研究了影響吸附的pH和離子強(qiáng)度等因素，并借助X射線光電子能譜、29Si和13C固體核磁共振研究微觀吸附機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)三種表面修飾黏土礦物吸附Pb2+和Cd2+的過程都是自發(fā)進(jìn)

4、行的吸熱反應(yīng)，且符合擬二級動力學(xué)方程。巰基修飾海泡石的巰基可以與Pb2+發(fā)生絡(luò)合，表面羥基可以與Pb2+形成物理吸附。巰基修飾坡縷石表面巰基與羥基可以與Cd2+絡(luò)合；氨基修飾坡縷石表面的氨基和硅羥基可以與Cd2+發(fā)生絡(luò)合，還會誘導(dǎo)Cd2+與OH-和CO2生成沉淀。
　　本文選擇插層方法，以蒙脫土作為基體，通過離子交換-還原作用制備納米鐵負(fù)載蒙脫土，通過X射線衍射、紅外光譜、比表面積全分析、掃描電鏡等表征其理化性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)少量的納