膨潤(rùn)土插層復(fù)合材料的制備及其處理Cr(VI)和苯酚的特性研究.pdf

1、針對(duì)工業(yè)廢水重金屬離子和有機(jī)物含量高的特點(diǎn)，單純的傳統(tǒng)吸附劑和氧化劑處理效果較差的問(wèn)題，本文根據(jù)膨潤(rùn)土本身具有良好吸附性和離子交換性，將其改性后與 Fe3O4相結(jié)合，制備出復(fù)合改性膨潤(rùn)土水處理劑Fe3O4-十六烷基三甲基溴化銨-膨潤(rùn)土（Fe3O4-CTAB-MMT）并將其應(yīng)用于重金屬 Cr(VI)的廢水處理中；采用真空高溫碳化的方法在 Fe3O4-CTAB-MMT的基礎(chǔ)上制備出碳柱撐磁性膨潤(rùn)土水處理劑 Fe3O4-碳-膨潤(rùn)土（Fe3O4

2、-C-MMT），同時(shí)添加 H2O2構(gòu)建集“氧化-吸附-分離”于一體的Fe3O4-C-MMT/H2O2芬頓體系，并將其應(yīng)用于含酚廢水的處理中。具體研究如下：
　　1.利用Fe3O4和CTAB改性膨潤(rùn)土，合成了新型的復(fù)合改性膨潤(rùn)土水處理劑 Fe3O4-CTAB-MMT，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行的 XRD、FT-IR、TEM、SEM等表征發(fā)現(xiàn)：溶劑熱法制備的 Fe3O4顆粒呈球形聚集，具有良好的晶型結(jié)構(gòu)，形貌規(guī)整；Fe3O4顆粒主要附著在膨潤(rùn)土表面

3、，CTAB成功插入膨潤(rùn)土的片層結(jié)構(gòu)中；當(dāng)Fe3O4的比例為10％時(shí)，F(xiàn)e3O4-CTAB-MMT的d001晶面的層間距達(dá)到最大值1.66 nm。
　　2.在 Fe3O4-CTAB-MMT吸附 Cr(VI)的模擬廢水實(shí)驗(yàn)中，考察了Fe3O4-CTAB-MMT添加量、溶液 pH、Cr(VI)溶液初始濃度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)對(duì)吸附過(guò)程的影響，并對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)于初始濃度為100 mg/L的 Cr(VI

4、)溶液，當(dāng)反應(yīng)溫度為70℃，pH為2，F(xiàn)e3O4-CTAB-MMT添加量為20 mg，反應(yīng)時(shí)間為2 h時(shí)，吸附率超過(guò)95%；Fe3O4-CTAB-MMT對(duì) Cr(VI)的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說(shuō)明反應(yīng)過(guò)程主要受化學(xué)作用控制；Fe3O4-CTAB-MMT對(duì)Cr(VI)的吸附具有選擇性，常見(jiàn)的共存離子(Na+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Ni2+、NO3-和 Cl-）對(duì) Cr(VI)的去除率沒(méi)有明顯影響；Fe3O4-CTAB-M

5、MT重復(fù)使用5次后對(duì)Cr(VI)的去除率仍然超過(guò)90%，具有回收再利用價(jià)值。
　　3.在真空度小于133 Pa的真空環(huán)境下高溫碳化處理 Fe3O4-CTAB-MMT制備出了 Fe3O4-C-MMT，使用 XRD、Raman、FT-IR、SEM、TEM、BET等多種表征對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：Fe3O4-C-MMT的層間形成了結(jié)晶性良好的類(lèi)石墨烯結(jié)構(gòu)物質(zhì)，ID/IG值約為0.7，證明其具有較高的石墨化程度，F(xiàn)e3O4-C-M

6、MT的比表面積和孔容分別達(dá)到28.85 m2/g和0.0945 cm3/g，極大的提高了吸附能力。
　　4.構(gòu)建 Fe3O4-C-MMT/H2O2芬頓體系并將其應(yīng)用于苯酚的模擬廢水催化降解實(shí)驗(yàn)，考察了Fe3O4-C-MMT添加量、H2O2添加量、溶液pH、反應(yīng)溫度等因素對(duì)降解過(guò)程的影響。結(jié)果表明：Fe3O4-C-MMT/H2O2芬頓體系對(duì)苯酚的催化降解效果良好，對(duì)于初始濃度為20 mg/L的苯酚溶液，當(dāng)反應(yīng)溫度為30℃，pH為6，

7、反應(yīng)時(shí)間60 min，F(xiàn)e3O4-C-MMT添加量為0.250 g/L，H2O2添加量為0.100 mol/L時(shí)，去除率高達(dá)95.59%；Fe3O4-C-MMT的吸附作用與芬頓體系的氧化作用之間有著良好的協(xié)同效果，構(gòu)建的Fe3O4-C-MMT/H2O2芬頓體系，降解效果明顯優(yōu)于單一體系；Fe3O4-C-MMT既能為芬頓反應(yīng)提供穩(wěn)定的鐵源，重復(fù)使用5次后去除率仍高達(dá)87.64%，反應(yīng)60 min后鐵離子溶出量?jī)H為4.17×10-3 mg/