新型粒膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑的制備及其吸附性能.pdf

1、為促進(jìn)膨潤(rùn)土礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用,克服膨潤(rùn)土作為吸附材料在廢水處理應(yīng)用中的不足,本文提出利用塑料與膨潤(rùn)土進(jìn)行復(fù)合,制備新型粒狀膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑的創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)想。為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)構(gòu)想,本文以廣西寧明膨潤(rùn)土為原料,對(duì)原土的吸附特性,原土與塑料的復(fù)合方法和工藝優(yōu)化,復(fù)合產(chǎn)品的吸附特性,復(fù)合產(chǎn)品吸附重金屬離子后的解吸技術(shù),以及復(fù)合與吸附的有關(guān)機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。研究結(jié)果表明:
　　 1.利用塑料與膨潤(rùn)土進(jìn)行復(fù)合制備粒狀膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑

2、,能充分利用塑料受熱熔融易加工成型性能、無(wú)毒性和化學(xué)穩(wěn)定性,并保持膨潤(rùn)土天然的層間吸附特性,產(chǎn)品的均勻性好,強(qiáng)度高。
　　 2.在膨潤(rùn)土與塑料的擠出復(fù)合過(guò)程中,原料配方和設(shè)備操作參數(shù)影響復(fù)合產(chǎn)品的吸附性能和強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)條件下的優(yōu)化復(fù)合工藝是:擠出機(jī)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(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為80rpm,喂料螺桿轉(zhuǎn)速40rpm;膨潤(rùn)土與聚丙烯適宜的質(zhì)量比為7:3;復(fù)合前

3、膨潤(rùn)土盡可能干燥預(yù)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(fù)合產(chǎn)品的吸附效果;膨潤(rùn)土的偶聯(lián)改性對(duì)復(fù)合強(qiáng)度影響不大,所制備的復(fù)合吸附劑產(chǎn)品的吸附能力基本不變或略有下降。
　　 3.膨潤(rùn)土與塑料的復(fù)合是一個(gè)物理復(fù)合過(guò)程,兩者依靠潤(rùn)濕吸附作用、機(jī)械鉸合作用、收縮作用、摩擦作用等形成兩相界面,界面的結(jié)合強(qiáng)度受多種因素的影響。復(fù)合過(guò)程中,聚合物不進(jìn)入蒙脫石層間,對(duì)蒙脫石內(nèi)表面影響小,保持了蒙脫石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
　　

4、 4.膨潤(rùn)土與塑料復(fù)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(rùn)土單個(gè)顆粒所決定的性質(zhì),膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑與原土是一致的;膨潤(rùn)土復(fù)合制粒后,因集合顆粒尺寸遠(yuǎn)大于原土單個(gè)顆粒尺寸,使Cu2+、pb2+在集合顆粒的內(nèi)部擴(kuò)散難度增加,因此其集合體性質(zhì)與原土相比發(fā)生了較大變化;復(fù)合吸附劑吸附Pb2+比吸附Cu2+容易,吸附平衡時(shí)間短,吸附量大,粒度的影響小。
　　 5.粒狀膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑在吸附重金屬

5、離子后可以采用酸、堿、鹽等化學(xué)藥劑進(jìn)行解吸與再生,效果與藥劑種類和工作條件密切相關(guān)。酸因H+與被吸附的Cu2+發(fā)生離子交換,對(duì)粒狀膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑具有解吸能力,但還需再生處理;鹽溶液對(duì)粒狀膨潤(rùn)土復(fù)合吸附劑同時(shí)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(qiáng)的解吸和再生能力。
　　 6.膨潤(rùn)土與塑料經(jīng)擠出復(fù)合后,顆粒長(zhǎng)大,內(nèi)部形成復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu),使膨潤(rùn)土對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程更加復(fù)雜,其吸附

6、動(dòng)力學(xué)模型符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,且吸附過(guò)程受顆粒內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)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(rùn)土原土及其復(fù)合產(chǎn)品吸附Cu2+、Pb2+的等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),即對(duì)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(fù)合吸附劑對(duì)Cu2+的吸附多為非自發(fā)的吸熱過(guò)程,吸附過(guò)程以物理吸附為主,而對(duì)Pb2+的吸附多為自發(fā)的吸