天然無(wú)機(jī)礦物材料對(duì)重金屬的吸附研究.pdf

1、吸附法是一種有效的處理含重金屬?gòu)U水的方法，但目前存在的問(wèn)題是吸附劑成本過(guò)高。本研究試圖尋找一種低成本高效率的重金屬吸附劑，解決其成本過(guò)高的問(wèn)題。 本研究以湖南省某礦山的三種低品位礦物(記做1＃、2＃和3＃，其中1＃為錳礦，2＃和3＃為礬礦)為研究對(duì)象，利用各種方法進(jìn)行表征并測(cè)定其吸附容量。紅外分析和XRD分析結(jié)果顯示1＃礦物的主要成份為菱錳礦和石英并具有較多的雜質(zhì)，2＃、3＃礦物的主要成份為白云母和石英。三種礦物對(duì)銅、鉛、鉻、鎘

2、、鎳五種金屬陽(yáng)離子的吸附能力的順序?yàn)?＃>2＃>1＃。3＃吸附效果最好的原因是其比表面較大，具有豐富的可交換離子，等電點(diǎn)較低，對(duì)陽(yáng)離子有較大的親和力。3＃礦物的吸附性能優(yōu)良并具有提升潛質(zhì)，選擇3＃礦物進(jìn)行后續(xù)吸附實(shí)驗(yàn)。 選定的礦物為吸附劑，研究了其對(duì)五種金屬陽(yáng)離子Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附特性。動(dòng)力學(xué)研究的結(jié)果顯示吸附可以在60分鐘內(nèi)可達(dá)到平衡，并且吸附過(guò)程可以由二次反應(yīng)方程擬合。隨著吸附劑

3、投加量的增加，總得吸附量上升但是單位質(zhì)量的吸附量有所下降，而吸附劑粒徑大小對(duì)吸附效果影響不大。吸附等溫線可以用Frendlich吸附等溫方程擬合。對(duì)五種金屬陽(yáng)離子的最大吸附量順序?yàn)镃r(Ⅲ》Pb(Ⅱ》Cu(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。吸附熱力學(xué)研究顯示這個(gè)吸附過(guò)程焓變?yōu)檎?，是吸熱反?yīng)；熵變?yōu)檎齽t說(shuō)明反應(yīng)中有分離過(guò)程發(fā)生；吉布斯自由能變化為正而且絕對(duì)值較小，說(shuō)明該反應(yīng)需要一定的外加能量才能完成。吸附過(guò)程受外加電解質(zhì)溶液濃度的影響不大而受

4、pH值的影響很大，最可能的吸附機(jī)理是金屬陽(yáng)離子和礦物表面硅醇基和鋁醇基的內(nèi)層絡(luò)合。 為了進(jìn)一步提高此種礦物對(duì)重金屬的吸附能力，我們采用了幾種方法進(jìn)行改性。我們采用HCl改性試圖提高其比表面，增多孔道以及孔容積；用己二胺和3-胺丙基三乙氧基硅烷(3-APT)改性則是希望能在其表面枝接胺基以提高吸附能力。改性之后的產(chǎn)物通過(guò)元素分析、紅外等方法進(jìn)行了研究，并銅離子為代表研究了其對(duì)重金屬離子子的吸附能力。改性產(chǎn)物對(duì)銅離子的吸附量隨著pH

5、的上升而上升，動(dòng)力學(xué)曲線適合用二次方程擬合，吸附等溫線適合用Langmiur方程擬合。3-APT改性的產(chǎn)物效果最好，吸附能力提升到原來(lái)的4.8倍，而鹽酸和己二胺改性產(chǎn)物的吸附能力則提高到原來(lái)的2-3倍。熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明各種吸附劑對(duì)銅離子的吸附都是吸熱反應(yīng)。吉布斯自由能變化由改性前的正值變?yōu)樨?fù)值。 總得來(lái)說(shuō)，此種礦物對(duì)溶液中重金屬離子具有一定的吸附能力，并且經(jīng)過(guò)改性之后吸附能力有所提升，具有工程應(yīng)用處理含重金屬?gòu)U水的潛力，同時(shí)也提供