改性伊利石的制備及其對Pb2+的吸附特性研究.pdf

1、粘土礦物在處理重金屬廢水領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，伊利石是一種典型的粘土礦物。河南平頂山被稱為“伊利石之都”，其葉營伊利石礦床的探明儲量達(dá)到1.3億噸。為提高伊利石對重金屬的吸附效率本文提出并探究了ZnSO4·7H2O混合加熱的新型改性方法，以配制的含Pb2+溶液為吸附對象，研究了Zn-伊利石的吸附和解吸特性。研究內(nèi)容及成果主要包含以下方面內(nèi)容：
　　(1)采用ZnSO4·7H2O混合加熱的新改性方法制備了Zn-伊利石，研究結(jié)果表明

2、，最佳改性條件為：ZnSO4·7H2O/伊利石（質(zhì)量比）為1:2，焙燒溫度為600℃，焙燒時間為2.5h，Zn-伊利石對Pb2+飽和吸附容量達(dá)到25mg/g，較伊利石原礦提高了100％。
　　(2)采用差熱-熱重（ DTA-TG）、X射線衍射（ XRD）、掃描電鏡/能譜（SEM/EDS）、比表面積（BET）、陽離子交換容量（CEC）、Zeta電位等表征手段對伊利石和Zn-伊利石進行表征，結(jié)果表明：伊利石和Zn-伊利石的吸附過程均為

3、無孔型吸附，改性過程使伊利石內(nèi)部水和表面羥基得以脫除；langmuir等溫吸附比表面積由28.61m2/g下降至10.99m2/g；EDS掃描顯示 Zn元素進入了伊利石的層間或晶格內(nèi)部；pH=7時，Zn-伊利石礦漿液 Zeta電位由-28.9mV下降到-41.2mV；Zn-伊利石陽離子交換容量由15.5 mmol/100g上升到26.8 mmol/100g。表征結(jié)果證明了改性過程增加了Pb2+在伊利石表面的吸附位，并引起伊利石晶層負(fù)電性

4、增強。
　　(3)分別研究投加量、pH、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等因素對Zn-伊利石吸附Pb2+效果的影響并進行了熱力學(xué)和動力學(xué)模擬，結(jié)果表明：隨投加量增加Zn-伊利石的吸附效果逐漸增強，但平均吸附容量逐漸下降，在完全吸附時吸附容量為10.5mg/g；高pH促進伊利石和Zn-伊利石對Pb2+的吸附，其中Zn-伊利石吸附能力受溶液pH影響更為顯著；Zn-伊利石對Pb2+吸附熱力學(xué)過程符合Langmuir等溫模型；吸附過程為熵驅(qū)動的吸熱反應(yīng)

5、，高溫有利于吸附的進行；25℃時最大單分子層吸附容量為26.52mg/g；吸附動力學(xué)過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，限速反應(yīng)步驟為化學(xué)吸附過程，溶液初始Pb2+濃度為300mg/L時吸附速率常數(shù)為5.83×10-3mg/(mg·min)，最佳吸附時間1.5h。
　　(4)分別采用了HCl、HNO3、NH4Cl和CaCl2溶液對對伊利石和Zn-伊利石進行了解吸，結(jié)果表明：HCl對伊利石和Zn-伊利石均具有比HNO3更好的解吸效果；解吸效果