海藻酸鹽-埃洛石納米管復合材料的制備及吸附性能的研究.pdf

1、近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展,日益嚴重的染料、重金屬廢水污染引起了廣泛的關注。尋找高效率低能耗,簡單易行的處理方法是水凈化研究中的重要方向。研究表明,埃洛石納米管(HNT)和海藻酸鹽(Alg)這兩種天然材料對水中的污染物-質有著良好的吸附性能,同時,兩者均是廉價易得,無毒無害,可生物降解且無二次污染的材料。但是,作為吸附劑兩者在實際應用中均存在一定的局限性,一方面,埃洛石納米管粒徑小易在水中形成懸濁液,難以從水中分離再生;另一方面,海藻酸鹽在

2、水中易發(fā)生溶脹,穩(wěn)定性差。因此,在本研究中利用海藻酸鹽的凝膠性和埃洛石納米管進行復合形成多孔的顆粒狀吸附劑,該顆粒狀的復合材料既集成了兩者的優(yōu)良的吸附性能又提高了其實際應用性。在此基礎上,選擇了兩種最常見的污染物,即染料離子和重金屬離子作為吸附對象進行研究,考察了吸附劑的靜態(tài)、動態(tài)吸附性能以及循環(huán)再生能力。具體研究內容如下：
　　 ⑴海藻酸鹽/埃洛石納米管(Alg-HNT)復合顆粒的制備和表征。通過掃描電子顯微鏡(SEM)及比表

3、面積分析儀(MBET),對比了Alg-HNT顆粒以及海藻酸鹽(Alg)顆粒在結構上的不同。結果表明,復合顆粒具有較疏松的孔結構和較大的比表面積。研究了Alg-HNT顆粒和Alg顆粒對亞甲基藍(MB)的吸附性能,表明復合顆粒的吸附性能優(yōu)于單一材料的性能。研究了在靜態(tài)吸附條件下,溫度、時間、初始濃度等因素對Alg-HNT顆粒吸附MB的影響。通過吸附等溫模型的擬合計算出最大吸附量為250mg/g,吸附過程符合準二級動力學模型和粒子擴散模型,為

4、自發(fā)進行的吸熱過程。靜態(tài)條件下的循環(huán)實驗表明Alg-HNT顆粒具有良好的再生性能。
　　 ⑵Alg-HNT復合顆粒對中性紅(NR)的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能研究。靜態(tài)條件下,Alg-HNT對NR的吸附量隨著pH、初始濃度、溫度以及時間的變大而變大直至達到吸附平衡。通過等溫模型的擬合和計算得出最大吸附量為201.2mg/g,吸附過程是符合準二級動力學模型和粒子擴散模型的吸熱過程。動態(tài)條件下,Alg-HNT顆粒對NR的吸附量隨著柱高和初始

5、濃度的增大而增大,隨著流速的減小而增大,該過程較好地符合BDST和Thomas模型。
　　 ⑶Alg-HNT顆粒對廢水中重金屬離子(Cu(Ⅱ)的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能研究。靜態(tài)條件下,Alg-HNT對Cu(Ⅱ)的吸附量受pH值影響不大,隨著初始濃度,溫度以及時間的變大而變大。通過等溫模型計算得出最大吸附量為56.81mg/g,吸附過程是符合準二級動力學模型和粒子擴散模型的吸熱過程。動態(tài)條件下,Alg-HNT顆粒對Cu(Ⅱ)的吸附量隨

6、著柱高和初始濃度的增大而增大,隨著流速的減小而增大,該過程符合BDST和Thomas模型。通過動態(tài)吸附循環(huán)研究證明,Alg-HNT在動態(tài)條件下也具有良好的循環(huán)性能,并且在長期的實驗過程中表現(xiàn)出良好的化學和機械穩(wěn)定性。
　　 ⑷綜上所述,兩種材料的復合提高了各自的吸附性能和實際應用性;合成的Alg-HNT顆粒對廢水中的染料和重金屬污染物具有良好的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能,并且易于循環(huán)再生:模型的研究結果為實際中吸附過程的工藝設計應用提供