蜂巢石對(duì)重金屬離子的吸附性能和吸附機(jī)理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，人類生產(chǎn)生活過(guò)程中產(chǎn)生了大量的重金屬?gòu)U水，使水體污染加劇，嚴(yán)重威脅了人們的生命健康和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前，國(guó)內(nèi)外處理重金屬?gòu)U水的方法很多，主要有吸附法、電解法、氧化還原法、離子交換法、膜分離法等，這些方法的應(yīng)用各有針對(duì)性，而且大部分已經(jīng)得到普遍使用。礦物吸附技術(shù)作為新興的廢水處理技術(shù)，在重金屬污染治理領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。礦物吸附法的吸附材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并且可以回收，在環(huán)境保護(hù)和重金屬回收方面具有巨大

2、的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)發(fā)這種安全、高效的吸附材料，對(duì)于解決重金屬污染的水環(huán)境問(wèn)題有著重要意義。
　　本文以蜂巢石為研究對(duì)象，首先介紹了它在廢水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展和應(yīng)用實(shí)例，然后通過(guò)理化試驗(yàn)對(duì)蜂巢石的結(jié)構(gòu)特征和相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)其具有一定的陽(yáng)離子吸納能力。在此基礎(chǔ)上以Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+為吸附對(duì)象，通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究蜂巢石對(duì)重金屬離子的吸附性能，探索重金屬?gòu)U水處理的新技術(shù)、新方法和新工藝。并且利用吸附動(dòng)力學(xué)模型、

3、吸附等溫線模型和結(jié)構(gòu)表征，進(jìn)一步揭示蜂巢石對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明：蜂巢石表面孔隙發(fā)育較好，比表面積較大，是一種優(yōu)質(zhì)的吸附材料。比表面積的大小不僅與其產(chǎn)地有關(guān)，還與其粒徑的大小有關(guān)，一般粒徑越小比表面積越大。蜂巢石的結(jié)晶度很高，基本在87％以上，晶體結(jié)構(gòu)為硅氧四面體的骨架結(jié)構(gòu)，表面帶有負(fù)電荷，能夠吸納一定電量的陽(yáng)離子。晶型完整，晶粒與晶粒之間的間距較小，在2.8641nm~2.9976nm之間，容易產(chǎn)生微孔，有利

4、于增加其有效的吸附空間。孔隙特性研究發(fā)現(xiàn)，微孔和中孔是蜂巢石吸附行為的主要參與者（孔半徑5~70A），最理想的吸附位置為孔半徑在5.6A左右的孔隙。
　　靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蜂巢石的投加量和溶液的pH值是影響吸附效果的重要因素，蜂巢石吸附Mn2+、Pb2+、Cd2+的最佳條件為：pH=5，投加量0.4g/L，初始濃度5mg/L，此時(shí)吸附效果最好，去除率達(dá)到80%以上，吸附量超過(guò)10.00mg/g；蜂巢石吸附Cr6+的最佳條件為：

5、pH=2，投加量0.3g/L，初始濃度5mg/L，此時(shí)吸附效果最好，去除率可以達(dá)到99.61%，吸附量在17.00mg/g左右。蜂巢石對(duì)低濃度的重金屬?gòu)U水處理效果較好，吸附反應(yīng)速率較快，30min內(nèi)基本完成吸附，1h便能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。
　　Lagergren擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir吸附等溫線方程可以較好地描述蜂巢石對(duì)Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+四種重金屬離子的吸附過(guò)程，以物理吸附為主化學(xué)吸附為輔，由單分子層吸附