改性膨潤土在廢水污染物處理和回收利用中的應(yīng)用研究.pdf

1、本論文以處理和回收利用廢水污染物為目標，通過新工藝合成了三種不同類型的改性膨潤土（聚合改性膨潤土、膨潤土表面離子印跡聚合物、接枝改性膨潤土），可作為處理劑應(yīng)用于廢水處理流程的不同工段，為一類兼具凈化水質(zhì)和污染物回收利用雙重功能的新型膨潤土吸附劑的研發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路和材料基礎(chǔ)。研究了有機/無機配比和處理溫度等參數(shù)與改性膨潤土結(jié)構(gòu)和重金屬離子吸附性能間的關(guān)聯(lián)調(diào)控規(guī)律，揭示了改性膨潤土對目標金屬離子的選擇性吸附規(guī)律，將改性膨潤土應(yīng)用于處

2、理造紙污泥和將處理后污泥用于造紙生產(chǎn)過程的基本工藝，為改性膨潤土的實用化提供了新的技術(shù)途徑和理論積累。
　　本論文主要取得以下創(chuàng)新性成果:
　　(1)以有機單體丙烯酰胺與鈉化膨潤土進行原位聚合，再經(jīng)過（微波）加熱，部分有機聚合物被去除或碳化，提高改性膨潤土的層間距和比表面積制備了聚合改性膨潤土。應(yīng)用聚合改性膨潤土吸附處理重金屬廢水，吸附能力明顯提高，有機/無機復合及加熱處理溫度是影響改性膨潤土吸附性能的關(guān)鍵因素。研究了聚合改

3、性膨潤土處理混合金屬離子的過程，考察了吸附競爭機理，吸附過程符合Langmuir等溫模型或者拓展Langmuir等溫模型，并符合準二級動力學公式。
　　(2)以膨潤土為中心，重金屬離子作為“模板”離子，合成了表面離子印跡聚合物。離子印跡聚合物形成了對“模板”離子具有識別功能的空位點，對目標金屬離子的選擇性很高。這些空位點分布在聚合物的表面，與金屬離子的接觸性能好，吸附性能明顯提高(0.22＜RL＜0.59)，吸附過程符合準二級動力

4、學方程，吸附反應(yīng)可以自發(fā)進行。同時，吸附過程是吸熱過程，隨著溫度升高，△Go降低。由于離子印跡聚合物可以多次重復使用以及對目標離子的高度選擇性吸附，故可廣泛應(yīng)用于富集廢水中的重金屬離子，并實現(xiàn)回收利用。
　　(3)制備了AM接枝改性膨潤土和CTAC改性膨潤土，并將其應(yīng)用于處理造紙污泥，研究了處理后的造紙污泥回用于造紙生產(chǎn)的基本工藝。研究表明，AM接枝改性膨潤土處理造紙污泥回用于造紙生產(chǎn)具有比CTAC改性膨潤土更好的性能，前者制備的

5、紙張紙張的物理指標(勻度3.85g·m-2，抗張強度30.75N·m·g-1，環(huán)壓強度8.31N·m·g-1以及耐破強度1.54KPa·m2·g-1)與未回用污泥的紙張相近。研究了聚合物分子量、污泥回用量對回收利用造紙工藝的影響，通過調(diào)控接枝PAM分子量、改性膨潤土添加量、污泥添加量等，可有效控制優(yōu)化添加回用污泥紙張的品質(zhì)。結(jié)果表明，最優(yōu)的PAM分子量是400000萬，AM接枝改性膨潤土的最優(yōu)使用量是0.20wt％，污泥最大回用量是3.