Al2O3-膨潤土吸附劑的制備及其吸附Cd(Ⅱ)的研究.pdf

1、本研究采用溶膠—凝膠法對Al2O3/膨潤土復(fù)合吸附劑進行優(yōu)化制備，結(jié)果表明:在溶膠pH值=5.0，硝酸鋁與膨潤土混合比=4mmol/g，十六烷基三甲基溴化銨與膨潤土質(zhì)量比=20mg/g，350℃煅燒3h的工藝條件下制備效果最佳。最佳條件下制備的吸附劑簡稱Ben-A，其與膨潤土相比，對Cd(Ⅱ)的去除率提高了10％，反應(yīng)后溶液濁度值由282NTU降為14NTU，證明其水中穩(wěn)定性增強。通過比表面分析儀確定Ben-A和膨潤土的比表面積分別為6

2、3.18m2/g和11.08m2/g，結(jié)合電鏡掃描可知Ben-A具有更為龐大的微孔結(jié)構(gòu)。由XRD分析可知，原土提純后雜質(zhì)變少，Ben-A中的蒙脫石晶體層間距因熱作用而變小。通過FT-IR定性分析可知，吸附劑制備過程中鋁離子和膨潤土之間產(chǎn)生了一定的復(fù)合作用。
　　 對吸附劑Ben-A進行靜態(tài)吸附實驗，以考察各個反應(yīng)條件對其吸附Cd(Ⅱ)的影響。結(jié)果表明，吸附過程受pH值影響較大，Cd(Ⅱ)的去除率隨pH值的升高而升高，在pH=5.

3、0～7.0時基本穩(wěn)定不變，吸附效果最佳;在Cd(Ⅱ)初始濃度=20mg/L、溶液pH=7.0、吸附劑投加量=5g/L時，水中殘留鎘含量≤0.1mg/L，達到國家規(guī)定的污水綜合排放標準的要求。Ben-A對Cd(Ⅱ)的吸附在3h時可達到吸附容量的91％，6h時吸附基本達到平衡。粒徑對Ben-A的吸附效果影響不明顯。競爭離子對Cd(Ⅱ)去除率干擾的順序依次為:Al3+＞ Ca2+＞ K+＞ Na+，且Cd(Ⅱ)去除率隨著競爭離子濃度的增加而降

4、低。
　　 吸附劑Ben-A對Cd(Ⅱ)的吸附符合準二級動力學(xué)方程以及Freundlich吸附等溫方程，計算得出吸附反應(yīng)活化能Ea=19.45kJ/mol，熵變△S=44.18kJ/mol·K，焓變△H=16.34kJ/mol＞0，吉布斯能變△G＜0，由△H＞0和△G＜0可知吸附為自發(fā)進行的吸熱反應(yīng)。通過XRD分析可知，吸附前后蒙脫石的層間距由1.41nm增大為1.54nm，吸附過程中有Cd(Ⅱ)進入蒙脫石層間，這和吸附前后掃描

5、電鏡中晶體顆粒變大的結(jié)論是一致的。吸附劑Ben-A對Cd(Ⅱ)的吸附主要以離子交換作用為主，水中Cd(Ⅱ)通過與Ben-A上的陽離子進行交換，以達到去除的目的。
　　 吸附劑Ben-A采用NaCl可取得較好的再生效果，經(jīng)0.2mol/L的NaCl溶液再生4次后，質(zhì)量損耗在10％以內(nèi)，對Cd(Ⅱ)去除率為98％左右。一方面有利于重金屬的回收，實現(xiàn)廢水資源化;另一方面有利于重復(fù)利用吸附劑，降低處理成本。故所制備的Al2O3/膨潤土復(fù)