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文檔簡介
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,對黏土礦物的研究,主要包括膨潤土、蒙脫石、沸石和海泡石等一些較常見的礦物,而對累托石,尤其是改性之后的累托石的研究報道卻不是很多。 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,可有效地吸附有機污染物,本實驗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;若將粉末狀改性累托石裝填在交換柱中進行動態(tài)吸附還易造成堵塞,使吸附無法進行,這就大大限制了它在實際廢水處理中的應(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)對天然累托石進行有機插層改性,從而制得粉末狀HDTMA改性累托石,通過改性前后X射線衍射圖對比分析得出:HDTMA改性累托石親水性降低,疏水性增強,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,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間
4、,確定對吸附性能影響比較大的幾個因素,進而通過正交實驗確定最佳制備條件,并對在最佳制備條件下制得的累托石/PVA微球進行表征。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)和動態(tài)條件下對水中酸性橙Ⅱ進行吸附試驗。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可達平衡,脫色率最高可達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)的進行,吸附動力學(xué)規(guī)律符合Lagergren準(zhǔn)一級、二級吸附速率模型
6、、Bangham模型和Elovich模型,膜擴散過程為吸附過程的控制步驟。通過對靜態(tài)條件下吸附熱力學(xué)和吸附動力學(xué)的探討可以看出,累托石/PVA微球?qū)λ嵝猿娶虻奈绞且粋€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,微球的機械強度不斷降低。動態(tài)條件下,酸性橙II初始進水濃度對吸附效果有較大的影響,隨著進水濃度的增加,穿透時間逐漸縮短,但
7、耗竭時間卻基本相同,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,但出峰時間推遲,穿透時間和耗竭時間均延遲;隨著流速的增加,穿透時間及耗竭時間均縮短,穿透體積亦減小,但如果吸附柱足夠長,使得酸性橙Ⅱ可以經(jīng)歷足夠長的時間進行分配,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
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