重金屬離子和放射性核素在磁性海泡石上的吸附性能研究.pdf

1、海泡石是一種儲量豐富的纖維狀含鎂硅酸鹽粘土礦物。純海泡石具有較大的比表面積和獨特的層鏈狀結(jié)構(gòu)，這使其成為廢水處理領(lǐng)域頗具應(yīng)用前景的吸附材料。但由于天然海泡石純度較低、比表面積較小、吸附性能較差、固液分離困難等，這限制了儲量豐富和價格低廉的海泡石在廢水處理中的廣泛應(yīng)用。本文以河南南陽海泡石為原料，先對其進行提純和纖維解束處理，再以纖維解束海泡石為原料，采用化學(xué)共沉淀法制備了磁性海泡石。
　　 對所制備的磁性海泡石進行了詳細(xì)的表征。

2、XRD、FT-IR和XPS分析結(jié)果表明，磁性海泡石是一種由Fe3O4和海泡石纖維組成的復(fù)合材料;N2吸附-脫附測試結(jié)果顯示該材料的比表面積和平均孔徑分別為106.33m2/g和11.3nm，是一種多孔材料;SEM分析結(jié)果顯示該材料呈纖維分散狀，其纖維長度、直徑和長徑比分別約為0.5-3.0μm、20-100nm和20-50，在其表面覆蓋有直徑約為5-30nm的Fe3O4納米固體顆粒;VSM測試結(jié)果表明磁性海泡石的飽和磁化強度為16.85

3、emu/g，能通過永久磁鐵使其從水溶液中快速分離出來。
　　 以磁性海泡石為吸附劑，采用靜態(tài)吸附法考察了其對重金屬離子Co(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)和放射性核素Eu(Ⅲ)的吸附性能，考察了振蕩時間、pH、離子強度、腐植酸、吸附劑濃度和溫度等因素對磁性海泡石吸附性能的影響，并探討了其吸附機理。根據(jù)實驗結(jié)果，可得出以下結(jié)論:(1)重金屬離子Co(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)和放射性核素Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附受體系的pH和離子強度的影響;(2)相

4、比于擬一級動力學(xué)模型，擬二級動力學(xué)模型更適合Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附過程;(3)腐植酸在低pH值時促進Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附，在高pH值時抑制Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附;(4)對吸附等溫線用Langmuir和Freundch模型進行擬合，結(jié)果顯示Langmuir模型比Freundlich模型更適合Co(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性海泡石上的吸附，而Fre

5、undlich模型比Langmuir模型更適合Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附;(5)通過吸附熱力學(xué)計算可知，Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Eu(Ⅲ)在磁性海泡石上的吸附過程均為自發(fā)的吸熱過程;(6)磁性海泡石對Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Eu(Ⅲ)的吸附機理為:低pH時主要是離子交換和外層表面絡(luò)合，高pH時主要是內(nèi)層表面絡(luò)合和表面沉淀;(7)與常用的粘土礦物吸附劑相比，本實驗制備的磁性海泡石吸附劑不僅具有較優(yōu)異的吸附性能和良好的重復(fù)使用性，而且還