累托石-PVA微球?qū)λ兴嵝猿鹊奈窖芯?pdf

1、黏土礦物作為一種天然的環(huán)境材料，由于其自身具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，因而在環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，對(duì)黏土礦物的研究，主要包括膨潤(rùn)土、蒙脫石、沸石和海泡石等一些較常見的礦物，而對(duì)累托石，尤其是改性之后的累托石的研究報(bào)道卻不是很多。 累托石經(jīng)表面活性劑改性后，其層間距加大，表面電荷數(shù)增加，可有效地吸附有機(jī)污染物，本實(shí)驗(yàn)室曾將改性后的累托石應(yīng)用于染料廢水的處理，取得了很好的脫色效果。雖然經(jīng)過改性的累托石具有較強(qiáng)的吸附能力和較大的

2、吸附容量，在廢水處理中具有很大的應(yīng)用潛力，但由于粉末狀改性累托石經(jīng)水浸泡后易溶脹形成分散懸浮的泥漿，沉降性能較差，導(dǎo)致后續(xù)固液分離十分困難，需增加過濾設(shè)備，并且在高度粉末狀態(tài)下，還存在著過濾特性不好，過濾裝置的濾面易堵塞等缺點(diǎn)；若將粉末狀改性累托石裝填在交換柱中進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附還易造成堵塞，使吸附無法進(jìn)行，這就大大限制了它在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用。本論文試圖用聚乙烯醇作為載體材料，將粉末狀改性累托石進(jìn)行包埋固定，從而制得顆粒狀累托石吸附劑。

3、 本文首先采用十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)對(duì)天然累托石進(jìn)行有機(jī)插層改性，從而制得粉末狀HDTMA改性累托石，通過改性前后X射線衍射圖對(duì)比分析得出：HDTMA改性累托石親水性降低，疏水性增強(qiáng)，層間距由2.41nm撐開至3.265nm，比面積大大增加。本文以聚乙烯醇(PVA)為固定材料，將改性累托石制備成累托石/PVA微球狀吸附劑，先通過單因素影響試驗(yàn)，包括HDTMA改性累托石用量、PVA用量、海藻酸鈉用量、氯化鈣用量和固化時(shí)間

4、，確定對(duì)吸附性能影響比較大的幾個(gè)因素，進(jìn)而通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳制備條件，并對(duì)在最佳制備條件下制得的累托石/PVA微球進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明：最佳制備條件為累托石用量4％，PVA用量10％，海藻酸鈉用量0.2％，氯化鈣用量1％；累托石/PVA微球內(nèi)部具有發(fā)達(dá)的孔系，平均孔半徑為1.921nm，比表面積為7.85m2/g，散失率為3.77％。本研究還利用累托石/PVA微球分別在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下對(duì)水中酸性橙Ⅱ進(jìn)行吸附試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：累托石

5、/PVA微球?qū)λ兴嵝猿娶蛴泻芎玫拿撋Ч煌沫h(huán)境條件對(duì)其吸附性能產(chǎn)生不同的影響。在靜態(tài)條件下，累托石/PVA微球?qū)λ兴嵝猿娶虻奈浇?jīng)過24h可達(dá)平衡，脫色率最高可達(dá)99％以上，等溫吸附規(guī)律可用Freundlich和Langmuir模式較好地模擬，吸附活化焓△H0呈正值，且吸附體系的△H0<-T△S0，整個(gè)吸附過程活化熵的影響大于活化焓，適當(dāng)升溫有利于加速吸附反應(yīng)的進(jìn)行，吸附動(dòng)力學(xué)規(guī)律符合Lagergren準(zhǔn)一級(jí)、二級(jí)吸附速率模型

6、、Bangham模型和Elovich模型，膜擴(kuò)散過程為吸附過程的控制步驟。通過對(duì)靜態(tài)條件下吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)的探討可以看出，累托石/PVA微球?qū)λ嵝猿娶虻奈绞且粋€(gè)比較復(fù)雜的過程，可能是由于多種不同作用力共同影響產(chǎn)生的結(jié)果。另外，累托石/PVA微球經(jīng)過高溫灼燒后由于顆粒發(fā)生碳化可以重復(fù)利用，但隨著再生次數(shù)的增加，微球的機(jī)械強(qiáng)度不斷降低。動(dòng)態(tài)條件下，酸性橙II初始進(jìn)水濃度對(duì)吸附效果有較大的影響，隨著進(jìn)水濃度的增加，穿透時(shí)間逐漸縮短，但

7、耗竭時(shí)間卻基本相同，均在30h左右；吸附柱越高其飽和吸附量就越大，而隨吸附柱高度的增加連續(xù)吸附穿透曲線的形狀變化卻不太大，但出峰時(shí)間推遲，穿透時(shí)間和耗竭時(shí)間均延遲；隨著流速的增加，穿透時(shí)間及耗竭時(shí)間均縮短，穿透體積亦減小，但如果吸附柱足夠長(zhǎng)，使得酸性橙Ⅱ可以經(jīng)歷足夠長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行分配，即使流速較快，出水濃度仍可以保持很低；pH在4—10的范圍內(nèi)，pH對(duì)水中酸性橙Ⅱ的去除效果無顯著影響。 本文成功地制備出累托石/PVA微球，這不僅為