黏土礦物表面修飾及其吸附重金屬離子的性能規(guī)律研究.pdf

1、近年來(lái)我國(guó)重金屬污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，已成為影響社會(huì)和諧發(fā)展的重要問(wèn)題。在重金屬污染治理實(shí)踐中，黏土礦物發(fā)揮了顯著的作用，但天然黏土礦物對(duì)重金屬離子吸附的選擇性與穩(wěn)定性較差，吸附量相對(duì)較低。通過(guò)表面接枝或插層對(duì)黏土礦物改性修飾，可顯著提高其對(duì)重金屬的吸附能力?，F(xiàn)有的有機(jī)溶劑加熱回流接枝法效率較低，耗能多、耗時(shí)久，難于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。研究黏土礦物表面修飾并探討其吸附重金屬離子的性能與機(jī)理，對(duì)于開(kāi)發(fā)新型重金屬污染治理材料技術(shù)具有重要的科學(xué)意義

2、，也有利于我國(guó)豐富的黏土礦物資源開(kāi)發(fā)利用。
　　本文選擇表面接枝方法，以海泡石和坡縷石作為基體，通過(guò)高速剪切凝膠法分別制備巰基修飾海泡石、巰基修飾坡縷石和氨基修飾坡縷石，并采用X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡、29Si固體核磁共振等方法表征其理化性質(zhì)，證實(shí)高速剪切凝膠法可成功地將巰基或氨基等有機(jī)官能團(tuán)通過(guò)共價(jià)鍵方式接枝于海泡石或坡縷石的表面。該方法充分利用海泡石和坡縷石獨(dú)特的流變學(xué)特性，高速剪切過(guò)程中黏土棒晶有效分離，高效

3、完成表面修飾，簡(jiǎn)捷高效，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。巰基修飾海泡石、巰基修飾坡縷石和氨基修飾坡縷石三種表面接枝黏土礦物對(duì)Pb2+和Cd2+等重金屬離子的吸附量較其原始礦物顯著提高。本文研究了Pb2+和Cd2+在表面修飾黏土上的吸附過(guò)程，擬合吸附動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)曲線和參數(shù)，研究了影響吸附的pH和離子強(qiáng)度等因素，并借助X射線光電子能譜、29Si和13C固體核磁共振研究微觀吸附機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)三種表面修飾黏土礦物吸附Pb2+和Cd2+的過(guò)程都是自發(fā)進(jìn)

4、行的吸熱反應(yīng)，且符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。巰基修飾海泡石的巰基可以與Pb2+發(fā)生絡(luò)合，表面羥基可以與Pb2+形成物理吸附。巰基修飾坡縷石表面巰基與羥基可以與Cd2+絡(luò)合；氨基修飾坡縷石表面的氨基和硅羥基可以與Cd2+發(fā)生絡(luò)合，還會(huì)誘導(dǎo)Cd2+與OH-和CO2生成沉淀。
　　本文選擇插層方法，以蒙脫土作為基體，通過(guò)離子交換-還原作用制備納米鐵負(fù)載蒙脫土，通過(guò)X射線衍射、紅外光譜、比表面積全分析、掃描電鏡等表征其理化性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)少量的納