改性蒙脫石的制備及對(duì)水體中磷酸根的吸附性能研究.pdf

1、蒙脫石及其改性產(chǎn)物在廢水處理和污染環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用是環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本文以主要成分為蒙脫石的天然膨潤(rùn)土為原料，對(duì)其進(jìn)行提純鈉化，采用常規(guī)水相法制備有機(jī)蒙脫石及無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石。運(yùn)用X射線衍射分析(XRD)、BET表面及孔隙度分析、傅立葉紅外光譜分析(FTIR)等手段對(duì)改性蒙脫石進(jìn)行表征，研究了這些改性蒙脫石吸附劑對(duì)模擬含磷廢水的吸附性能。論文的研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)果如下： 1．對(duì)膨潤(rùn)土原土進(jìn)行水洗提純、氯化鈉鈉化處理，考

2、察了膨脹容、膨潤(rùn)值、膠質(zhì)價(jià)、吸藍(lán)量、離子交換容量等指標(biāo)，成功得到性能優(yōu)良的鈉化蒙脫石。 2．以鈉化蒙脫石為基質(zhì)，分別以十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)和聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)作為有機(jī)插層覆蓋劑，以聚合羥基鋁離子、聚合羥基鐵離子、鐵鋁復(fù)合聚陽(yáng)離子和鈦聚合陽(yáng)離子為無(wú)機(jī)柱撐劑，分別制備了兩種有機(jī)改性蒙脫石和四種無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石，并對(duì)其進(jìn)行了XRD、BET、FTIR表征。結(jié)果表明，各改性劑已經(jīng)進(jìn)入到了蒙脫石層間，與目標(biāo)

3、產(chǎn)物一致。改性處理增大了蒙脫石的層間距、比表面積和孔體積，有利于對(duì)磷酸根的吸附。 3．考察了制備的CTMAB—蒙脫石和PDMDAAC—蒙脫石對(duì)水體中低濃度磷酸根的吸附作用。結(jié)果表明，兩種有機(jī)蒙脫石對(duì)磷酸根的吸附效果較好，吸附能力PDMDAAC—蒙脫石＞CTMAB—蒙脫石＞鈉化蒙脫石＞膨潤(rùn)土原土。磷酸根在PDMDAAC—蒙脫石和CTMAB—蒙脫石上的吸附動(dòng)力學(xué)更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。CTMAB—蒙脫石和鈉化蒙脫石對(duì)磷酸根的吸附符合

4、Langmuir和Freundlich方程(R2＞0.98)，PDMDAAC—蒙脫石對(duì)磷酸根的吸附較好的符合Langmuir方程，而膨潤(rùn)土原土對(duì)兩種模型的擬合效果較差。 4．考察了制備的鋁柱撐蒙脫石(Al—蒙脫石)、鐵柱撐蒙脫石(Fe—蒙脫石)、鐵鋁復(fù)合蒙脫石(Fe—Al—蒙脫石)和鈦柱撐蒙脫石(Ti—蒙脫石)對(duì)高濃度磷酸根的吸附情況，得到吸附磷酸根的最佳條件。結(jié)果表明，四種柱撐蒙脫石對(duì)磷酸根的吸附效果較好，且吸附效果Al—蒙脫

5、石＞Fe—蒙脫石＞Fe—Al—蒙脫石＞Ti—蒙脫石。無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石對(duì)磷酸根的吸附更好的符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。吸附等溫線均較好的符合Langmuir和Freundlich方程。pH值對(duì)磷酸根吸附影響較大，高pH值不利于磷酸根的吸附，是由于OH—與PO34—發(fā)生強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)吸附所導(dǎo)致。吸附熱力學(xué)計(jì)算的ΔH值足夠大，保證了磷酸根與吸附劑之間的相互作用，正值的ΔS表明磷酸根在無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石上的吸附過(guò)程中，固—液界面上的無(wú)序性增加。負(fù)值的△G和正值