粘土質白云巖固化水中銅離子的作用與機理.pdf

1、粘土質白云巖是凹凸棒石粘土礦床中的重要礦石類型。本文以安徽明光和河南鎮(zhèn)平白云石凹凸棒石粘土礦為典型研究礦床，粉晶X射線衍射(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等以主要研究手段，對粘土質白云巖原礦石、煅燒產物及除銅產物進行表征分析。利用靜態(tài)吸附實驗考察了不同溶液pH值、反應時間、初始Cu2+濃度、離子濃度、溫度等條件下天然粘土質白云巖去除水中Cu2+的作用和機理;通過XRD、SEM研究了

2、不同溫度熱處理粘土質白云巖的結構演化規(guī)律，對比研究了不同溫度處理樣品與水中Cu2+的反應動力學;利用靜態(tài)實驗和動態(tài)實驗分別研究了最佳煅燒溫度下粘土質白云巖去除水中Cu2+的影響因素（固液比、pH、濃度）和持續(xù)凈化酸性含Cu2+廢水(50mg/L，pH=4.5)的性能;此外還利用不同濃度的氨水對煅燒粘土質白云巖與Cu2+反應后產物進行浸取處理。結果表明:(1)天然粘土質白云巖相對于普通白云巖和凹凸棒石粘土具有更好的除銅效果，最佳反應pH為

3、5，濃度50mg/L，30℃恒溫反應4h，對Cu2+的去除率達到99.2％;Cu2+的吸附過程符合準二級動力學，反應是自發(fā)、吸熱且遵循Freundlich等溫方程，Cu2+的飽和去除量(pH=5，30℃)為186.2mg/g。固化Cu2+的主要機制為礦物水化與溶解引起的表面沉淀和凹凸棒石與新生堿式碳酸銅[Cu2CO3(OH)2]膠體的靜電吸附。(2)熱活化粘土質白云巖的最佳溫度點為650℃，此時產物組合為方解石+方鎂石+白云石+凹凸棒石

4、，在適宜條件(1g/L，pH=4，100mg/L，4h)下對銅的去除率達99.6％，去除機理主要是由于納米方解石與方鎂石的溶解、水化、中和作用促進Cu2+形成堿式碳酸銅沉淀;利用25％的氨水對反應后產物中Cu提取率為90.3％。(3)650℃煅燒粘土質白云巖動態(tài)柱處理效果明顯優(yōu)于未處理樣品，當柱床體積(Bed Volume，BV)為2472時，動態(tài)柱開始穿透，對Cu2+處理容量為122.7mg/g，且出水pH穩(wěn)定在6.5-7.8范圍內。