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随着我国经济的快速发展和人口的不断增长,水资源短缺现象越来越严重,迫使人们开发新的供水水源。矿井水是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水,有时会因地表裂隙而渗入部分地表水,是一种可以开发利用的水资源。因地质条件不同,矿井水的水质差别很大;在含硫的地层中,硫酸根离子在水相中的含量较高,采用传统的处理工艺不能将其进行有效去除。对于硫酸盐的去除,目前使用最多的是脱盐方法,但这种方法产水量少、制水成本高。由于我国大部分煤矿区的经济水平不高、人口多且用水量大,脱盐技术的推广使用受到一定的限制,寻求更为经济有效的高浓度硫酸盐矿井水处理方法已迫在眉睫。 蒙脱土是我国含量丰富的一种粘土矿物,具有独特的层状结构,有很强的吸附能力,经过改性处理后,蒙脱土的性能会大大提高,能有效地吸附水溶液中的无机、有机和金属离子等污染物。将蒙脱土应用于处理高硫酸盐矿井水将会扩展其应用领域,解决水处理难题。 本论文以山东淄博矿井水为处理对象,自制铝柱撑蒙脱土吸附材料,应用能谱、扫描电镜、比表面积、X衍射分析方法考察了铝柱撑蒙脱土的性质;在此基础上,采用单因素实验和正交实验方法,研究了铝柱撑蒙脱土吸附硫酸根离子的效果及其影响因素,并探讨了吸附机理。论文研究得到的主要结论如下: (1)蒙脱土经铝柱撑处理后,比表面积和层间距大大提高,有助于吸附的进行,是理想的天然粘土改性吸附材料; (2)铝柱撑蒙脱土吸附硫酸根属于Freundlich吸附类型,主要是以表面络合和离子交换作用为主,静电吸引也起了一定作用,物理吸附很微弱; (3)pH值、硫酸根初始浓度及搅拌时间对铝柱撑蒙脱土的吸附量影响较大,酸性条件有利于吸附; (4)当硫酸根离子浓度为1,000mg/L时,最佳吸附条件为:pH=3,铝柱撑蒙脱土投加量=28g/L,搅拌速度=300r/min,搅拌时间=30min。此时去除率为63.84%,吸附量为22.80mg/g,可将硫酸根浓度降至350mg/L; (5)解析试验和铝的溶出率试验表明,铝柱撑蒙脱土对硫酸根离子的吸附不易解吸,无二次污染。