凹凸棒黏土復(fù)合材料的制備及對重金屬離子的吸附性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬離子造成的污染日益加重，開發(fā)低成本高吸附容量的重金屬離子吸附劑是當(dāng)今社會迫切需要的。凹凸棒黏土(ATP)是一種八面體層狀鎂鋁硅酸鹽礦物，ATP的納米晶體結(jié)構(gòu)和內(nèi)在的通道導(dǎo)致其具有高比表面積，廣泛的應(yīng)用于吸附方面。本文以凹凸棒黏土為載體，分別制備了聚苯胺/凹凸棒黏土(PANI/ATP)、零價(jià)鐵/聚苯胺/凹凸棒黏土(ZVI/PANI/ATP)和類水滑石/凹凸棒黏土(HTlc/ATP)復(fù)合材料，探討了復(fù)合材料對重金屬離子

2、的吸附原理。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.利用離子交換方法處理的凹凸棒黏土具有較好的懸浮性能，采用懸浮靜置聚合的方法合成了硝酸摻雜的PANI/ATP納米復(fù)合材料，可使聚苯胺(PANI)均勻分散包覆在凹凸棒棒晶表面，主要研究了復(fù)合材料對含Cr(Ⅵ)廢水的去除率?？疾炝宋綍r(shí)間、物料配比、投料質(zhì)量、溫度和溶液pH值對其吸附性能的影響，對吸附過程進(jìn)行了動力學(xué)和熱力學(xué)分析。結(jié)果表明:配比m(An∶ ATP)=1∶0.75，投料質(zhì)量為0.5

3、g，吸附50 mg L-1的Cr(Ⅵ)溶液1h后吸附率為99.60％，殘留Cr(Ⅵ)的濃度為0.2 mg L-1，吸附過程是由配位作用為主的化學(xué)過程。
　　2.原位聚合法制備鹽酸、對甲苯磺酸摻雜的PANI/ATP復(fù)合材料。利用掃描電鏡對復(fù)合材料進(jìn)行形貌表征。研究了對Cr(Ⅵ)廢水的吸附，考察了物料配比、pH值、投料量和吸附時(shí)間對其吸附性能的影響，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動力學(xué)和熱力學(xué)分析。結(jié)果表明:當(dāng)復(fù)合材料物料配比為苯胺、凹凸棒黏土和對甲

4、苯磺酸的質(zhì)量比例為1∶1∶1，最佳吸附時(shí)間為4h、溶液最佳pH值為2.0時(shí)，吸附容量達(dá)到最大80.70 mg g-1。PANI/ATP復(fù)合材料對Cr(Ⅵ)的吸附符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，屬于化學(xué)反應(yīng)過程，Cr(Ⅵ)在復(fù)合材料上的吸附符合Langmuir表面單分子層吸附。
　　3.采用懸浮靜置聚合的方法合成硝酸摻雜的聚苯胺/凹凸棒(PANI/ATP)負(fù)載零價(jià)鐵(ZVI)納米復(fù)合材料，PANI/ATP表面負(fù)載ZVI粒子，解決了ZVI粒子分

5、散難的問題。利用PANI的防腐性和導(dǎo)電性，解決了ZVI顆粒在處理六價(jià)鉻Cr(Ⅵ)廢水時(shí)容易被腐蝕和鈍化的問題，結(jié)果表明，復(fù)合材料制備過程中Fe、An和ATP的質(zhì)量比為4∶1∶4時(shí)，所制備的材料對Cr(Ⅵ)吸附容量能達(dá)到86.56 mg g-1，復(fù)合材料作為一種處理水污染的新型吸附劑，在處理金屬離子廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　4.本文采用共沉淀法制備HTlc，用ATP負(fù)載Mg-Al類水滑石(Mg-Al-HTlc)對含Ni(Ⅱ)