膨潤土吸附材料制備及對銅離子的吸附行為研究.pdf

1、論文題目：膨潤土吸附材料制備及對銅離子的吸附行為研究專業(yè)：材料工程碩士生：韓瑾（簽名）指導老師：楊建業(yè)彭龍貴（簽名）摘要基于膨潤土在污染水體中對金屬離子良好的吸附能力，本文以內(nèi)蒙古赤峰膨潤土為原料，制備出鈣基膨潤土、鈉基膨潤土和酸改性膨潤土吸附材料，對吸附材料進行了物相分析、物理性能分析和結構分析，并結合材料的吸附行為與吸附機理，采用XRD、FTIR、XPS聯(lián)動分析的方法對材料的組成、結構和性能之間的關系進行了進一步研究，研究結果表明：

2、鈣基膨潤土中蒙脫石的含量較原礦土增加了40.2%，陽離子交換容量從提純前的53.7mmol100g提高到75.2mmol100g，鈣基膨潤土d(001)變?yōu)?.588nm，比表面積提高到原來的2.67倍；改型后的鈉基膨潤土d(001)為1.223nm；酸改性的膨潤土中金屬元素K、Ca、Mg、Al及其化合物的含量較鈣基膨潤土明顯減小。分別以鈣基膨潤土、鈉基膨潤土和酸改性膨潤土三種吸附材料對銅離子進行吸附行為研究，得出了三種材料各自的最佳吸

3、附工藝，通過對吸附材料在最佳工藝條件下吸附銅離子的動力學和熱力學分析：三種吸附材料對銅離子的吸附均符合準二級動力學方程和Langumuir吸附模型，呈單分子層型吸附，主要以化學吸附為主；鈣基膨潤土單分子層飽和吸附量為7.79mgg，鈉基膨潤土單分子層飽和吸附量為24.91mgg，酸改性膨潤土單分子層飽和吸附量為7.42mgg；膨潤土吸附材料對銅離子的吸附過程是自發(fā)、吸熱、熵增的過程，根據(jù)熵變的大小和被吸附銅離子含量關系，表明了鈣基膨潤土

4、對銅離子的吸附以離子交換為主，鈉基膨潤土對銅離子的吸附以離子交換和配合作用協(xié)同為主，而酸改性膨潤土對銅離子的吸附以配合作用為主。采用XRD、FTIR、XPS和ICP聯(lián)動進一步對三種膨潤土吸附材料在吸附前后的化學組成、層間結構和鍵接構造的相關性進行了分析。FTIR圖譜顯示，Cu2與三種膨潤土吸附材料顆粒表面的SiOH均發(fā)生了表面配合反應，酸改性膨潤土吸附銅離子時，Cu2與八面體晶格中的陽離子發(fā)生了層間配合反應；XRD顯示Cu2進入了膨潤土

5、層間；Cu2pXPS圖譜顯示，酸改性膨潤土吸附銅離子時，Cu2未進行離子交換反應，只發(fā)生了配合反應，鈣基膨潤土和鈉基膨潤土吸附銅離子時均發(fā)生離子交換反應，鈉基膨潤土對銅離子的吸附同時存在配合作用；ICP分析顯示，酸改性膨潤土吸附銅離子主要以配合的方式為主，鈣基膨潤土吸附銅離子主要以離子交換的方式為主，鈉基膨潤土吸附銅離子是SubjectSubjectSubjectSubject：StudyStudyStudyStudyononononp

6、reparationpreparationpreparationpreparationadsptionadsptionadsptionadsptionbehavibehavibehavibehaviofofofofcoppercoppercoppercopperionsionsionsionswithwithwithwithbentonitebentonitebentonitebentoniteitsitsitsitsmodifiedm

7、odifiedmodifiedmodifiedbentonitesbentonitesbentonitesbentonitesSpecialtySpecialtySpecialtySpecialty：MaterialsMaterialsMaterialsMaterialsEngineeringEngineeringEngineeringEngineeringNameNameNameName：JinJinJinJinHanHanHanHa

8、n(Signature)(Signature)(Signature)(Signature)InstructInstructInstructInstruct：JianyeJianyeJianyeJianyeYangYangYangYangLongguiLongguiLongguiLongguiPengPengPengPeng(Signature)(Signature)(Signature)(Signature)ABSTRACTABSTRA

9、CTABSTRACTABSTRACTInthispaperthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentoniteadsptionmaterialswerepreparedfromtheInnerMongoliaChifengbentonitebasedontheexcellentadsptionabilityofbentonitetometalionsinthepoll

10、utedwater.Thephysicalchemicalpropertiesthephasethestructureoftheadsptionmaterialswereanalyzed.TheconnectionsamongthecompositionsthestructuresthepropertiesofthematerialswerestudiedbythemethodofFTIRXRDXPSICPlinkageanalysis

11、combinedwiththeadsptionbehavimechanismofadsptionmaterial.Theresultsshowedthat:Thecontentofmontmilloniteofthecalciumbentoniteincreasedby40.2%comparedwiththesoil.Thecationexchangecapacityofthecalciumbentoniteincreasedfrom5

12、3.7mmol100gto75.2mmol100gafterpurification.Thed(001)ofthecalciumbentonitebecame1.588nmcomparedtotheinigalvauleofsoilitsspecificsurfaceareaincreasedto2.67timeswiththeinigalvalueofsoil.Thed(001)ofthemodifiedsodiumbentonite

13、became1.223nm.ThecontentofmetalelementsKCaMgAlitscompoundsofacidmodifiedbentonitedecreasedobviouslycomparedtothatofcalciumbentonite.Theoptimaladsptionprocessofthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentonite

14、werefixedrespectivelybasedonthecopperionadsptionbehaviofthethreebentonitematerials.Thedynamicthermodynamicanalysisofcopperionadsptionmaterialundertheoptimumconditionsindicatedthatthecopperionadsptionsofthethreeadsptionma

15、terialsallfollowsthepseudosecondderkiicequationLangmuiradsptionisothermmodelwhichareabsbedasmonolayerdominatedbychemicalabsption.Thesaturatedadsptioncapacitiesofthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentoni