改性凹凸棒石粘土吸附低濃度磷的性能和機(jī)理研究.pdf

1、本文以天然凹凸棒石粘土礦石原粉為材料，利用酸處理和熱處理兩種手段對(duì)凹凸棒石粘土進(jìn)行改性，通過XRD等表征手段對(duì)改性材料及其吸附產(chǎn)物進(jìn)行了表征分析，通過各類靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)考察了改性凹凸棒石粘土對(duì)低濃度磷的吸附效果，探討了改性凹凸棒石粘土對(duì)磷的吸附熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征，并對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行了初步研究。
　　 凹凸棒石粘土改性的最佳條件為：凹凸棒石粘土和稀鹽酸的固液比為1∶3，煅燒活化溫度為600-700℃。通過XRD圖譜分析，在酸處

2、理過程中，凹凸棒石粘土中大部分白云石組分被去除。殘留的白云石和凹凸棒石兩種組分在后續(xù)的熱處理過程當(dāng)中發(fā)生了摻雜以及其他化學(xué)反應(yīng)，形成了新的物質(zhì)組分MgO和Ca2SiO4。
　　 反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、磷的初始濃度、固液比對(duì)于改性凹凸棒石粘土吸附除磷效果均有一定影響，但是影響幅度不大。說明一定條件下，改性凹凸棒石粘土對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)條件下得出的最佳參數(shù)為：室溫條件下，磷的初始濃度為1 mg/L，固液比為2 g/L，震蕩速度

3、為180 r/min，反應(yīng)時(shí)間為2 h時(shí)，改性凹凸棒石粘土對(duì)磷的吸附去除率接近100％。
　　 當(dāng)熱處理溫度高于700℃時(shí)，水化作用對(duì)磷的吸附效果影響不明顯。不同濃度的Cl-、NO3-、SO42-對(duì)改性凹凸棒石粘土吸附低濃度磷的沒有明顯影響。說明改性凹凸棒石粘土對(duì)低濃度磷的吸附具有較好的選擇性。動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)結(jié)果表明：改性凹凸棒石粘土對(duì)低濃度磷的有著良好的吸附去除效果，在微污染水深度除磷領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　

4、　 在研究的濃度和溫度范圍內(nèi)，改性凹凸棒石粘土對(duì)低濃度磷的吸附符合Langmuir吸附模型，說明該吸附過程屬于表面均勻的單分子層吸附。吸附焓變(△H)為47.65 KJ·mol-1，吸附Gibbs自由能(△G)在-21.46～-30.46KJ·mol-1之間，表明該吸附是自發(fā)的吸熱過程。
　　 改性凹凸棒石粘土對(duì)低濃度磷的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附過程的表觀吸附活化能18.58 KJ·mol-1，表明此吸附是由液膜擴(kuò)散和化