膨潤土顆粒的制備及其脫色效果研究.pdf

1、膨潤土是近年發(fā)展起來的一種新型水處理吸附材料，由于其具有較好的吸附和離子交換性能，且資源豐富、價格便宜，因此被廣泛應(yīng)用于水處理等領(lǐng)域。本課題針對粉狀膨潤土遇水易形成泥漿、濁度高且通透性能差等缺點進行了膨潤土的成型實驗研究，同時為了進一步提高膨潤土顆粒的吸附能力，對其進行了表面化學(xué)活化改性，考察了活化改性前后膨潤土顆粒對染料廢水的脫色效果。 本研究以膨潤土為主要原料，對其進行成型、化學(xué)改性和脫色效果研究，本論文主要分為以下三部分

2、： 1．以淀粉為膠粘劑、煤粉為致孔劑，通過考察焙燒溫度、時間、膠粘劑和致孔劑的用量等影響因素研究粉狀膨潤土的成型條件，然后以陽離子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷二甲銨（EPI-DMA）為改性劑對膨潤土顆粒進行有機負載，得到改性膨潤土顆粒。在此基礎(chǔ)上，探討改性后的膨潤土顆粒對模擬染料廢水活性翠蘭、活性艷紅、分散黃棕和分散藍的脫色性能。本文通過靜態(tài)吸附試驗，從吸附熱力學(xué)探討了改性膨潤土顆粒對上述四種模擬染料廢水的吸附機理，計算了有關(guān)的熱力學(xué)函

3、數(shù)，研究了吸附時間、投加量、pH值對處理效果的影響。 研究結(jié)果表明：膨潤土粉末、煤粉和淀粉以50：10：1的質(zhì)量比例擠壓造粒，600℃下煅燒6h后得到多孔膨潤土顆粒。然后采用50g/L水浴40℃、4h的條件對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，即可制得改性膨潤土顆粒，該顆粒吸附劑對活性翠蘭K-GL的脫色效果可達96．78％。通過對活性翠蘭、活性艷紅、分散黃棕和分散藍四種染料的吸附研究，發(fā)現(xiàn)平衡吸附量qe與平衡濃度Ce之間的關(guān)系更好的符

4、合Langmuir等溫吸附模型；吸附動力學(xué)遵循二級動力學(xué)擬合方程所述規(guī)律；飽和吸附量Qm的大小順序為：分散藍>分散黃棕>活性翠蘭>活性艷紅；吸附指數(shù)l/n的值基本均介于易吸附（1/n=0．1～0．5）的范圍，其容易程度為：活性翠蘭>分散黃棕>分散藍>活性艷紅。改性膨潤土顆粒對四種染料的速率為：分散黃棕>分散藍>活性翠蘭>活性艷紅；且計算得到四種染料的吸附活化能Ea分別為3．12，37．46，0．52，21．81 kJ/moL，說明陽離子

5、聚合物膨潤土顆粒對四種染料的吸附均以物理吸附為主。 2．以污泥為添加劑，研究制備多孔污泥膨潤土顆粒及其酸化的最佳條件，考察焙燒溫度、焙燒時間以及不同配料比對顆?？紫兜挠绊懞筒煌岱N類、固液比、酸濃度、活化溫度以及活化時間等因素對染料脫色效果的影響，最終制得了具有較好脫色性能的酸化污泥膨潤土顆粒產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上將其用于染料活性翠蘭的脫色效果研究，通過考察pH值、投加量、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度的影響，進行了方程的擬合，并計算了熱力學(xué)參

6、數(shù)（△H0，△S0，△G）和吸附活化能Ea。 研究結(jié)果表明：污泥與膨潤土以1：3的質(zhì)量配比，700℃下焙燒時間7h，所得的顆粒采用6 mol/L的硫酸，以1：25（g：ml）的固液比，常溫下酸活化4h，即制得酸化污泥膨潤土顆粒。將其用于活性翠蘭染料的脫色，常溫下反應(yīng)2h的脫色率可以達到47％，效果明顯優(yōu)于不規(guī)則炭、柱狀炭和酸化前顆粒。通過對活性翠蘭的脫色效果研究發(fā)現(xiàn)，顆粒吸附劑對活性翠蘭的吸附量隨溫度和初始濃度的增加而增大，吸

7、附等溫線符合Langmuir吸附模型，其吸附動力學(xué)更好地適合于偽二級動力學(xué)方程所述規(guī)律；吸附活化能較低，為5．52 kJ/moL，說明吸附過程以物理吸附為主。同時△H0>T△S0和△G>0表明整個吸附過程活化焓的影響大于活化熵，且屬于非自發(fā)反應(yīng)。 3．對膨潤土顆粒的性能指標（比表面積、散失率、吸水率和SEM等）進行表征。利用低溫液氮吸附等溫線對膨潤土顆粒的孔隙分布進行分析；用掃描電鏡（SEM）研究其表面結(jié)構(gòu)形貌；采用散失率來衡