天然沸石的表面改性及其在含有機(jī)污染物的廢水處理方面的應(yīng)用.pdf

1、天然沸石是一類天然硅鋁酸鹽礦石，它們具有架狀結(jié)構(gòu)，因而在其內(nèi)部形成了很多空腔。這一特點(diǎn)使天然沸石具有比表面積大的特點(diǎn)，所以天然沸石常常在環(huán)保領(lǐng)域被用作吸附劑。同時(shí)沸石結(jié)構(gòu)的鋁氧四面體中，有一個(gè)氧原子的電價(jià)沒(méi)有得到中和，而產(chǎn)生電荷不平衡，使整個(gè)鋁氧四面體帶負(fù)電，為了保持中性，必須有帶正電的離子來(lái)抵消，一般是由堿金屬和堿土金屬離子來(lái)補(bǔ)償。這個(gè)特性又使得沸石具有良好的離子交換能力?；谏鲜鎏匦蕴烊环惺诃h(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用已十分廣泛。
　　但

2、是在實(shí)際處理污水時(shí)，污水的成分是十分復(fù)雜的，既有可能含有一些帶有陽(yáng)離子的污染物，這對(duì)于天然沸石來(lái)說(shuō)是比較容易處理的，但是也有可能含有帶有陰離子的污染物和一些中性分子，這時(shí)天然沸石的作用就相對(duì)較小了。為了利用天然沸石的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又對(duì)其不足之處進(jìn)行改進(jìn)，本文設(shè)計(jì)并制備了三種改性沸石。
　　在第一部分工作中我們利用三種不同結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷季銨鹽（PSQAS）來(lái)對(duì)天然沸石進(jìn)行表面改性。制得三種改性沸石（PSQAS-NZ1,PSQAS-NZ2

3、和PSQAS-NZ3），并利用這三個(gè)樣品進(jìn)行吸附剛果紅的模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明吸附平衡數(shù)據(jù)與Langmuir等溫線模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相當(dāng)吻合。而在熱力學(xué)研究中我們發(fā)現(xiàn)該吸附過(guò)程是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)。每克負(fù)載了1.07×10-4mol季銨鹽官能團(tuán)的三種改性沸石對(duì)30mg/L的剛果紅溶液的吸附能力分別為33.11,12.08和10.97mg/g。
　　在第二部分工作中我們利用三種不同結(jié)構(gòu)的烷基硅氧烷（APS）的原位聚合來(lái)對(duì)天然沸石

4、進(jìn)行表面改性。制得三種改性沸石（APS-NZ1, APS-NZ2和APS-NZ3），并利用這三個(gè)樣品進(jìn)行吸附苯胺的模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明吸附平衡數(shù)據(jù)與Langmuir等溫線模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相當(dāng)吻合，這也證明了苯胺被吸附過(guò)程是一個(gè)典型的單分子層化學(xué)吸附。通過(guò)熱力學(xué)研究我們發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程更適宜在低溫下進(jìn)行。對(duì)于50mg/L的苯胺的溶液，以1.00g天然沸石和0.02g的AS3制備成的改性沸石吸附能力達(dá)到了25mg/g。而流動(dòng)水實(shí)驗(yàn)則證明了聚

5、合在沸石表面的烷基硅氧烷的具有非常好的穩(wěn)定性。最后我們還對(duì)使用過(guò)的改性沸石進(jìn)行再生，結(jié)果表明該吸附劑也具有良好的再生性。
　　在第三部分工作中我們利用殼聚糖包裹在天然沸石表面得到了一種復(fù)合吸附材料（CCNZ），并利用這個(gè)樣品進(jìn)行吸附苯酚的模擬實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，我們還探究了pH值對(duì)CCNZ吸附苯酚的影響。在動(dòng)力學(xué)的研究中我們發(fā)現(xiàn)CCNZ吸附苯酚的過(guò)程更加符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。而分析等溫線后發(fā)現(xiàn)該吸附過(guò)程更加貼合Langmuir等溫線模型。