凹凸棒粘土-碳復(fù)合材料的制備及其水污染處理應(yīng)用初步研究.pdf

1、近年來隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國水污染問題日益嚴(yán)重。其中，工業(yè)廢水是主要的污染源，它具有組成較為復(fù)雜、面廣、污水量大、含污染物質(zhì)多等特點(diǎn)，并且一些有機(jī)物和重金屬離子等污染物毒性很大，處理起來較為困難。然而，現(xiàn)在一些常規(guī)的處理工藝，如活性碳吸附法、生物處理技術(shù)、膜分離技術(shù)、化學(xué)氧化法等方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能有效滿足水處理的要求。因此，開發(fā)研究新的多功能的工業(yè)廢水處理技術(shù)和廉價(jià)的新材料，已經(jīng)成為一個(gè)非常重要和迫切的新課題。粘土礦物吸附劑尤其是凹凸棒

2、粘土吸附劑是目前國內(nèi)外都重點(diǎn)研究的的新型廉價(jià)吸附材料。采用凹凸棒粘土吸附劑在工業(yè)廢水處理中具有成本較低、處理效果好、再生簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
　　餐廚垃圾廢水中含有豐富的碳水化合物、糖類、脂類和粗蛋白等有機(jī)物，它是城市生活垃圾有機(jī)相的主要組成成分，占有機(jī)生活垃圾的40％至60％左右。餐廚廢水的主要特性有含水率較大、有機(jī)成分含量高和極易腐爛發(fā)臭等，因此，餐廚垃圾廢水既是一種需要處理的污染物，更是一種可以回收重復(fù)

3、利用的資源。
　　凹凸棒粘土因其自身優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和性能在工業(yè)廢水處理中有廣泛的應(yīng)用。但凹凸棒粘土親水性很強(qiáng)，親有機(jī)性能卻較弱。目前的有機(jī)改性方法成本都較高，且對(duì)環(huán)境存在一定的污染和破壞。本論文通過將凹凸棒粘土有機(jī)改性制備凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料，使其能夠高效吸附和去除水中溶解性微量有機(jī)污染物以及有毒重金屬離子，并通過各種表征技術(shù)手段（電鏡、紅外、X射線衍射等）著重研究水熱方法及制備條件對(duì)復(fù)合材料制備及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和吸附性能

4、的影響。具體為通過水熱合成反應(yīng)，分別以廉價(jià)的低品位凹凸棒粘土和蔗糖作為原料制備凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料Ⅰ，以高品位凹凸棒粘土和經(jīng)過初步處理的餐廚廢水制備凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料Ⅱ，使其成為具有優(yōu)良吸附性能的多功能材料，并利用獲得凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料對(duì)模擬廢水進(jìn)行處理。
　　結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，碳以無定形碳的形態(tài)包覆在凹凸棒晶體表面;材料中出現(xiàn)了有機(jī)官能團(tuán)-CH、-C=C-和-C=O等有機(jī)基團(tuán)，使得其親有機(jī)性能有很大程度上的提高。在水熱

5、反應(yīng)中，反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、溶液pH值和凹凸棒粘土與碳源的質(zhì)量比等工藝條件均對(duì)凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料的吸附性能有很大的影響。
　　模擬吸附實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合材料Ⅰ對(duì)濃度5mg/L的苯酚的吸附率達(dá)到79％以上，是原低品位凹凸棒石的9.16倍，對(duì)濃度100mgL的Cr6+的吸附率達(dá)到99.5％以上，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，是原低品位凹凸棒粘土的14.14倍。凹凸棒/碳復(fù)合材料Ⅱ?qū)舛?mg/L苯酚的吸附率為75.4％，明顯高于原高品位凹凸棒粘土

6、對(duì)苯酚的吸附率9.08％，是凹凸棒的8.26倍;對(duì)濃度100mg/L的Cr6+的吸附率為99.4％，明顯高于凹凸棒粘土對(duì)濃度100mg/LCr6+的吸附率20.72％，是凹凸棒的4.80倍。說明經(jīng)過改性的凹凸棒粘土/碳復(fù)合材料對(duì)水中溶解性微量有機(jī)污染物以及有毒重金屬離子的吸附性能有了較大的提高，適合用來處理成分復(fù)雜的工業(yè)廢水。同時(shí)，固液比、溶液pH值、溶液初始濃度等因素都對(duì)吸附效果有很大的影響。凹凸棒石/碳復(fù)合材料對(duì)苯酚和Cr6+的吸附