粘土基多孔陶瓷的制備及其對Cu2+、Zn2+吸附行為的研究.pdf

1、吸附法因其操作簡單、使用方便、處理效率高等優(yōu)點，在廢水處理領(lǐng)域有很大應(yīng)用。因此，開發(fā)成本低廉、再生性強(qiáng)且無二次污染的新型吸附材料成為環(huán)境材料領(lǐng)域研究的熱點。
　　 本文針對重金屬廢水，選用資源豐富、價格低廉的粘土為骨料，使用蛭石為改性劑，煤粉和石墨為單一造孔劑，煤粉+石墨為復(fù)合造孔劑，分別制備了粘土基多孔陶瓷吸附劑。研究了添加劑種類、顆粒粒徑、添加量以及顆粒配比對多孔陶瓷顯氣孔率、體積密度及孔洞結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，以粘土為骨料

2、，使用單一造孔劑時，隨著煤粉、石墨、以及改性劑蛭石顆粒粒徑的逐漸增大，多孔陶瓷的顯氣孔率先增大后減小，體積密度呈相反趨勢；它們粒徑分別為60～80、60～80、100～120目時，制得的多孔陶瓷性能最佳。另外，我們發(fā)現(xiàn)多孔陶瓷的微觀孔洞結(jié)構(gòu)隨煤粉粒徑的增大由三維貫通型變?yōu)槲⒂^閉合型，氣孔數(shù)量減少，體積增大。與單一造孔劑相比，采用煤粉+石墨復(fù)合造孔劑使多孔陶瓷的顯氣孔率提高，體積密度下降；當(dāng)添加煤粉15％、石墨5％時，樣品的顯氣孔率達(dá)到4

3、5．49％，體積密度達(dá)到1．296g／cm3。在此條件下，蛭石添加量為2％時，制得粘土基多孔陶瓷吸附劑的顯氣孔率為58％，體積密度為1.081g／cm3。
　　 以Cu2+、Zn2+模擬廢水為處理對象，考察了粘土基多孔陶瓷對它們的吸附性能和影響因素。試驗結(jié)果表明，吸附劑的性質(zhì)、溶液pH值、金屬離子初始濃度、以及干擾性陽離子的種類和含量等條件的變化都直接到多孔陶瓷的吸附效果。
　　 根據(jù)粘土基多孔陶瓷吸附Cu2+、Zn2+

4、的試驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合吸附原理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，研究了多孔陶瓷對重金屬離子的吸附機(jī)理及動力學(xué)規(guī)律。分析結(jié)果表明：多孔陶瓷對重金屬離子的吸附過程包括起始的快速吸附、隨后的緩慢吸附、以及平衡吸附三個階段。對Cu2+的吸附行為符合Langmuin方程和Freundlich方程，對Zn2+吸附動力學(xué)可以用準(zhǔn)二級吸附速率方程和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型很好地描述，說明吸附速率主要由化學(xué)吸附所控制，且吸附過程由多個步驟控制。EDS及XRD分析顯示，銅和鋅最終以Cu20