天然沸石的表面改性及其在含有機污染物的廢水處理方面的應用.pdf

1、天然沸石是一類天然硅鋁酸鹽礦石，它們具有架狀結(jié)構(gòu)，因而在其內(nèi)部形成了很多空腔。這一特點使天然沸石具有比表面積大的特點，所以天然沸石常常在環(huán)保領(lǐng)域被用作吸附劑。同時沸石結(jié)構(gòu)的鋁氧四面體中，有一個氧原子的電價沒有得到中和，而產(chǎn)生電荷不平衡，使整個鋁氧四面體帶負電，為了保持中性，必須有帶正電的離子來抵消，一般是由堿金屬和堿土金屬離子來補償。這個特性又使得沸石具有良好的離子交換能力?；谏鲜鎏匦蕴烊环惺诃h(huán)保領(lǐng)域的應用已十分廣泛。
　　但

2、是在實際處理污水時，污水的成分是十分復雜的，既有可能含有一些帶有陽離子的污染物，這對于天然沸石來說是比較容易處理的，但是也有可能含有帶有陰離子的污染物和一些中性分子，這時天然沸石的作用就相對較小了。為了利用天然沸石的優(yōu)勢，同時又對其不足之處進行改進，本文設(shè)計并制備了三種改性沸石。
　　在第一部分工作中我們利用三種不同結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷季銨鹽（PSQAS）來對天然沸石進行表面改性。制得三種改性沸石（PSQAS-NZ1,PSQAS-NZ2

3、和PSQAS-NZ3），并利用這三個樣品進行吸附剛果紅的模擬實驗。結(jié)果表明吸附平衡數(shù)據(jù)與Langmuir等溫線模型和擬二級動力學模型相當吻合。而在熱力學研究中我們發(fā)現(xiàn)該吸附過程是一個自發(fā)進行的吸熱反應。每克負載了1.07×10-4mol季銨鹽官能團的三種改性沸石對30mg/L的剛果紅溶液的吸附能力分別為33.11,12.08和10.97mg/g。
　　在第二部分工作中我們利用三種不同結(jié)構(gòu)的烷基硅氧烷（APS）的原位聚合來對天然沸石

4、進行表面改性。制得三種改性沸石（APS-NZ1, APS-NZ2和APS-NZ3），并利用這三個樣品進行吸附苯胺的模擬實驗。結(jié)果表明吸附平衡數(shù)據(jù)與Langmuir等溫線模型和擬二級動力學模型相當吻合，這也證明了苯胺被吸附過程是一個典型的單分子層化學吸附。通過熱力學研究我們發(fā)現(xiàn)，該過程更適宜在低溫下進行。對于50mg/L的苯胺的溶液，以1.00g天然沸石和0.02g的AS3制備成的改性沸石吸附能力達到了25mg/g。而流動水實驗則證明了聚

5、合在沸石表面的烷基硅氧烷的具有非常好的穩(wěn)定性。最后我們還對使用過的改性沸石進行再生，結(jié)果表明該吸附劑也具有良好的再生性。
　　在第三部分工作中我們利用殼聚糖包裹在天然沸石表面得到了一種復合吸附材料（CCNZ），并利用這個樣品進行吸附苯酚的模擬實驗。同時，我們還探究了pH值對CCNZ吸附苯酚的影響。在動力學的研究中我們發(fā)現(xiàn)CCNZ吸附苯酚的過程更加符合擬二級動力學模型。而分析等溫線后發(fā)現(xiàn)該吸附過程更加貼合Langmuir等溫線模型。