粘土質(zhì)白云巖固化水中銅離子的作用與機(jī)理.pdf

1、粘土質(zhì)白云巖是凹凸棒石粘土礦床中的重要礦石類型。本文以安徽明光和河南鎮(zhèn)平白云石凹凸棒石粘土礦為典型研究礦床，粉晶X射線衍射(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等以主要研究手段，對(duì)粘土質(zhì)白云巖原礦石、煅燒產(chǎn)物及除銅產(chǎn)物進(jìn)行表征分析。利用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察了不同溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、初始Cu2+濃度、離子濃度、溫度等條件下天然粘土質(zhì)白云巖去除水中Cu2+的作用和機(jī)理;通過XRD、SEM研究了

2、不同溫度熱處理粘土質(zhì)白云巖的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，對(duì)比研究了不同溫度處理樣品與水中Cu2+的反應(yīng)動(dòng)力學(xué);利用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)分別研究了最佳煅燒溫度下粘土質(zhì)白云巖去除水中Cu2+的影響因素（固液比、pH、濃度）和持續(xù)凈化酸性含Cu2+廢水(50mg/L，pH=4.5)的性能;此外還利用不同濃度的氨水對(duì)煅燒粘土質(zhì)白云巖與Cu2+反應(yīng)后產(chǎn)物進(jìn)行浸取處理。結(jié)果表明:(1)天然粘土質(zhì)白云巖相對(duì)于普通白云巖和凹凸棒石粘土具有更好的除銅效果，最佳反應(yīng)pH為

3、5，濃度50mg/L，30℃恒溫反應(yīng)4h，對(duì)Cu2+的去除率達(dá)到99.2％;Cu2+的吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)是自發(fā)、吸熱且遵循Freundlich等溫方程，Cu2+的飽和去除量(pH=5，30℃)為186.2mg/g。固化Cu2+的主要機(jī)制為礦物水化與溶解引起的表面沉淀和凹凸棒石與新生堿式碳酸銅[Cu2CO3(OH)2]膠體的靜電吸附。(2)熱活化粘土質(zhì)白云巖的最佳溫度點(diǎn)為650℃，此時(shí)產(chǎn)物組合為方解石+方鎂石+白云石+凹凸棒石

4、，在適宜條件(1g/L，pH=4，100mg/L，4h)下對(duì)銅的去除率達(dá)99.6％，去除機(jī)理主要是由于納米方解石與方鎂石的溶解、水化、中和作用促進(jìn)Cu2+形成堿式碳酸銅沉淀;利用25％的氨水對(duì)反應(yīng)后產(chǎn)物中Cu提取率為90.3％。(3)650℃煅燒粘土質(zhì)白云巖動(dòng)態(tài)柱處理效果明顯優(yōu)于未處理樣品，當(dāng)柱床體積(Bed Volume，BV)為2472時(shí)，動(dòng)態(tài)柱開始穿透，對(duì)Cu2+處理容量為122.7mg/g，且出水pH穩(wěn)定在6.5-7.8范圍內(nèi)。