新型粒膨潤土復合吸附劑的制備及其吸附性能.pdf

1、為促進膨潤土礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用,克服膨潤土作為吸附材料在廢水處理應用中的不足,本文提出利用塑料與膨潤土進行復合,制備新型粒狀膨潤土復合吸附劑的創(chuàng)新技術構想。為實現(xiàn)這一技術構想,本文以廣西寧明膨潤土為原料,對原土的吸附特性,原土與塑料的復合方法和工藝優(yōu)化,復合產(chǎn)品的吸附特性,復合產(chǎn)品吸附重金屬離子后的解吸技術,以及復合與吸附的有關機理等進行了系統(tǒng)深入的研究。研究結果表明:
　　 1.利用塑料與膨潤土進行復合制備粒狀膨潤土復合吸附劑

2、,能充分利用塑料受熱熔融易加工成型性能、無毒性和化學穩(wěn)定性,并保持膨潤土天然的層間吸附特性,產(chǎn)品的均勻性好,強度高。
　　 2.在膨潤土與塑料的擠出復合過程中,原料配方和設備操作參數(shù)影響復合產(chǎn)品的吸附性能和強度。實驗條件下的優(yōu)化復合工藝是:擠出機各區(qū)段工作溫度的優(yōu)化組合為輸送段170℃,塑化段180℃,熔融段210℃,擠出段220℃;最優(yōu)主機螺桿轉速為80rpm,喂料螺桿轉速40rpm;膨潤土與聚丙烯適宜的質量比為7:3;復合前

3、膨潤土盡可能干燥預處理;添加碳酸氫鈉作為發(fā)泡劑和添加其他吸附材料可改善復合產(chǎn)品的吸附效果;膨潤土的偶聯(lián)改性對復合強度影響不大,所制備的復合吸附劑產(chǎn)品的吸附能力基本不變或略有下降。
　　 3.膨潤土與塑料的復合是一個物理復合過程,兩者依靠潤濕吸附作用、機械鉸合作用、收縮作用、摩擦作用等形成兩相界面,界面的結合強度受多種因素的影響。復合過程中,聚合物不進入蒙脫石層間,對蒙脫石內表面影響小,保持了蒙脫石顆粒內部結構的穩(wěn)定。
　　

4、 4.膨潤土與塑料復合制成粒狀產(chǎn)品后其吸附性能與原土相比既存在相似特征,也有些顯著變化,其中,由膨潤土單個顆粒所決定的性質,膨潤土復合吸附劑與原土是一致的;膨潤土復合制粒后,因集合顆粒尺寸遠大于原土單個顆粒尺寸,使Cu2+、pb2+在集合顆粒的內部擴散難度增加,因此其集合體性質與原土相比發(fā)生了較大變化;復合吸附劑吸附Pb2+比吸附Cu2+容易,吸附平衡時間短,吸附量大,粒度的影響小。
　　 5.粒狀膨潤土復合吸附劑在吸附重金屬

5、離子后可以采用酸、堿、鹽等化學藥劑進行解吸與再生,效果與藥劑種類和工作條件密切相關。酸因H+與被吸附的Cu2+發(fā)生離子交換,對粒狀膨潤土復合吸附劑具有解吸能力,但還需再生處理;鹽溶液對粒狀膨潤土復合吸附劑同時具有解吸和再生能力;堿溶液因OH-與被吸附的Cu2+易形成沉淀,表現(xiàn)出最強的解吸和再生能力。
　　 6.膨潤土與塑料經(jīng)擠出復合后,顆粒長大,內部形成復雜的孔隙結構,使膨潤土對Cu2+和Pb2+的吸附動力學過程更加復雜,其吸附

6、動力學模型符合準二級動力學模型,且吸附過程受顆粒內擴散和膜擴散聯(lián)合控制。
　　 7.利用Radko-Prausnitz模型比Langmuir、Freundlich模型能更好地描述膨潤土原土及其復合產(chǎn)品吸附Cu2+、Pb2+的等溫吸附實驗數(shù)據(jù),即對Cu2+、Pb2+的吸附不是均勻的單層吸附,且吸附劑的非均勻孔隙或表面為主要吸附位;復合吸附劑對Cu2+的吸附多為非自發(fā)的吸熱過程,吸附過程以物理吸附為主,而對Pb2+的吸附多為自發(fā)的吸