功能化膨潤(rùn)土吸附水中重金屬離子的研究.pdf

1、本文旨在通過(guò)制備新型功能化膨潤(rùn)土基吸附材料來(lái)有效去除水體中的重金屬離子，為此合成了兩種不同類型的功能化膨潤(rùn)土吸附材料：聚丙烯酸鈉-膨潤(rùn)土和磺酸基功能化膨潤(rùn)土。通過(guò)紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、Zeta-電位儀、掃描電鏡（SEM）、熱分析儀（TG/DTA）和比表面及孔徑分析儀對(duì)制備的功能化膨潤(rùn)土進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)表征，然后選取了 Pb2+作為被吸附物質(zhì)，探究了多種因素（時(shí)間、pH、初始濃度）對(duì)吸附性能的影響，測(cè)定了改性前后

2、各吸附劑吸附性能的變化和最佳吸附條件，同時(shí)研究了不同吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)規(guī)律和對(duì)應(yīng)的吸附等溫式，在此基礎(chǔ)上推測(cè)出合理的吸附機(jī)理，最后進(jìn)行了解吸附研究，測(cè)試了功能化膨潤(rùn)土的循環(huán)使用性能。所得結(jié)果為膨潤(rùn)土基吸附材料在重金屬?gòu)U水處理方面的應(yīng)用提供了新的方法和理論積累。
　　論文取得了如下創(chuàng)新性成果：
　?。?）首次通過(guò)原位聚合的方法制備了聚丙烯酸鈉-膨潤(rùn)土吸附材料（PAANa-Bent）。與傳統(tǒng)的聚合物/膨潤(rùn)土復(fù)合物通過(guò)物理吸附相比

3、，聚丙烯酸鈉-膨潤(rùn)土通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)了更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；此外選擇丙烯酸鈉作為聚合單體避免因?qū)娱g聚合而導(dǎo)致的膨潤(rùn)土片層剝落，保護(hù)了膨潤(rùn)土原有的層狀結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明PAANa-Bent比未改性膨潤(rùn)土具有更多的表面負(fù)電荷，更好的顆粒分散性，更大的層間距；在pH=6, t=300 min, T=25℃的最佳吸附條件下PAANa-Bent對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到70.41 mg/g，相比于改性前的33.07 mg/g，吸附性能提高了113％，吸

4、附量明顯提升，達(dá)到了改性的目的；PAANa-Bent對(duì)Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合pseudo-second-order模型，吸附等溫式符合Freundlich方程，吸附機(jī)制包括-COO-與Pb2+之間靜電吸引和膨潤(rùn)土本身的層間陽(yáng)離子吸附性能；解吸附實(shí)驗(yàn)表明PAANa-Bent具有良好的循環(huán)使用性能。
　?。?）制備了通過(guò)共價(jià)鍵連接的磺酸基功能化膨潤(rùn)土（Bent-SO3H），與其它膨潤(rùn)土改性方法相比，這種改性方法更加簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本更低

5、。實(shí)驗(yàn)表明Bent-SO3H比未改性的膨潤(rùn)土具有更多的表面負(fù)電荷和更大的層間距；在pH=6, t=180 min, T=25℃的最佳吸附條件下Bent-SO3H對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到54.40 mg/g，比改性前提高了64%，吸附量明顯提升，達(dá)到了改性的目的；Bent-SO3H對(duì)Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合pseudo-second-order模型，吸附等溫式符合Freundlich方程，Bent-SO3H通過(guò)表面和層間的-SO3-與Pb2