膨潤土顆粒的制備及其脫色效果研究.pdf

1、膨潤土是近年發(fā)展起來的一種新型水處理吸附材料，由于其具有較好的吸附和離子交換性能，且資源豐富、價格便宜，因此被廣泛應用于水處理等領域。本課題針對粉狀膨潤土遇水易形成泥漿、濁度高且通透性能差等缺點進行了膨潤土的成型實驗研究，同時為了進一步提高膨潤土顆粒的吸附能力，對其進行了表面化學活化改性，考察了活化改性前后膨潤土顆粒對染料廢水的脫色效果。 本研究以膨潤土為主要原料，對其進行成型、化學改性和脫色效果研究，本論文主要分為以下三部分

2、： 1．以淀粉為膠粘劑、煤粉為致孔劑，通過考察焙燒溫度、時間、膠粘劑和致孔劑的用量等影響因素研究粉狀膨潤土的成型條件，然后以陽離子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷二甲銨（EPI-DMA）為改性劑對膨潤土顆粒進行有機負載，得到改性膨潤土顆粒。在此基礎上，探討改性后的膨潤土顆粒對模擬染料廢水活性翠蘭、活性艷紅、分散黃棕和分散藍的脫色性能。本文通過靜態(tài)吸附試驗，從吸附熱力學探討了改性膨潤土顆粒對上述四種模擬染料廢水的吸附機理，計算了有關的熱力學函

3、數(shù)，研究了吸附時間、投加量、pH值對處理效果的影響。 研究結果表明：膨潤土粉末、煤粉和淀粉以50：10：1的質量比例擠壓造粒，600℃下煅燒6h后得到多孔膨潤土顆粒。然后采用50g/L水浴40℃、4h的條件對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，即可制得改性膨潤土顆粒，該顆粒吸附劑對活性翠蘭K-GL的脫色效果可達96．78％。通過對活性翠蘭、活性艷紅、分散黃棕和分散藍四種染料的吸附研究，發(fā)現(xiàn)平衡吸附量qe與平衡濃度Ce之間的關系更好的符

4、合Langmuir等溫吸附模型；吸附動力學遵循二級動力學擬合方程所述規(guī)律；飽和吸附量Qm的大小順序為：分散藍>分散黃棕>活性翠蘭>活性艷紅；吸附指數(shù)l/n的值基本均介于易吸附（1/n=0．1～0．5）的范圍，其容易程度為：活性翠蘭>分散黃棕>分散藍>活性艷紅。改性膨潤土顆粒對四種染料的速率為：分散黃棕>分散藍>活性翠蘭>活性艷紅；且計算得到四種染料的吸附活化能Ea分別為3．12，37．46，0．52，21．81 kJ/moL，說明陽離子

5、聚合物膨潤土顆粒對四種染料的吸附均以物理吸附為主。 2．以污泥為添加劑，研究制備多孔污泥膨潤土顆粒及其酸化的最佳條件，考察焙燒溫度、焙燒時間以及不同配料比對顆?？紫兜挠绊懞筒煌岱N類、固液比、酸濃度、活化溫度以及活化時間等因素對染料脫色效果的影響，最終制得了具有較好脫色性能的酸化污泥膨潤土顆粒產品。在此基礎上將其用于染料活性翠蘭的脫色效果研究，通過考察pH值、投加量、反應時間和反應溫度的影響，進行了方程的擬合，并計算了熱力學參

6、數(shù)（△H0，△S0，△G）和吸附活化能Ea。 研究結果表明：污泥與膨潤土以1：3的質量配比，700℃下焙燒時間7h，所得的顆粒采用6 mol/L的硫酸，以1：25（g：ml）的固液比，常溫下酸活化4h，即制得酸化污泥膨潤土顆粒。將其用于活性翠蘭染料的脫色，常溫下反應2h的脫色率可以達到47％，效果明顯優(yōu)于不規(guī)則炭、柱狀炭和酸化前顆粒。通過對活性翠蘭的脫色效果研究發(fā)現(xiàn)，顆粒吸附劑對活性翠蘭的吸附量隨溫度和初始濃度的增加而增大，吸

7、附等溫線符合Langmuir吸附模型，其吸附動力學更好地適合于偽二級動力學方程所述規(guī)律；吸附活化能較低，為5．52 kJ/moL，說明吸附過程以物理吸附為主。同時△H0>T△S0和△G>0表明整個吸附過程活化焓的影響大于活化熵，且屬于非自發(fā)反應。 3．對膨潤土顆粒的性能指標（比表面積、散失率、吸水率和SEM等）進行表征。利用低溫液氮吸附等溫線對膨潤土顆粒的孔隙分布進行分析；用掃描電鏡（SEM）研究其表面結構形貌；采用散失率來衡