膨润土是近年发展起来的一种新型水处理吸附材料,由于其具有较好的吸附和离子交换性能,且资源丰富、价格便宜,因此被广泛应用于水处理等领域。本课题针对粉状膨润土遇水易形成泥浆、浊度高且通透性能差等缺点进行了膨润土的成型实验研究,同时为了进一步提高膨润土颗粒的吸附能力,对其进行了表面化学活化改性,考察了活化改性前后膨润土颗粒对染料废水的脱色效果。本研究以膨润土为主要原料,对其进行成型、化学改性和脱色效果研究,本论文主要分为以下三部分:1.以淀粉为胶粘剂、煤粉为致孔剂,通过考察焙烧温度、时间、胶粘剂和致孔剂的用量等影响因素研究粉状膨润土的成型条件,然后以阳离子聚合物聚环氧氯丙烷二甲铵(EPI-DMA)为改性剂对膨润土颗粒进行有机负载,得到改性膨润土颗粒。在此基础上,探讨改性后的膨润土颗粒对模拟染料废水活性翠兰、活性艳红、分散黄棕和分散蓝的脱色性能。本文通过静态吸附试验,从吸附热力学探讨了改性膨润土颗粒对上述四种模拟染料废水的吸附机理,计算了有关的热力学函数,研究了吸附时间、投加量、pH值对处理效果的影响。研究结果表明:膨润土粉末、煤粉和淀粉以50:10:1的质量比例挤压造粒,600℃下煅烧6h后得到多孔膨润土颗粒。然后采用50g/L、水浴40℃、4h的条件对多孔膨润土颗粒进行有机负载,即可制得改性膨润土颗粒,该颗粒吸附剂对活性翠兰K-GL的脱色效果可达96.78%。通过对活性翠兰、活性艳红、分散黄棕和分散蓝四种染料的吸附研究,发现平衡吸附量q_e与平衡浓度C_e之间的关系更好的符合Langmuir等温吸附模型;吸附动力学遵循二级动力学拟合方程所述规律;饱和吸附量Q_m的大小顺序为:分散蓝>分散黄棕>活性翠兰>活性艳红;吸附指数1/n的值基本均介于易吸附(1/n=0.1-0.5)的范围,其容易程度为:活性翠兰>分散黄棕>分散蓝>活性艳红。改性膨润土颗粒对四种染料的速率为:分散黄棕>分散蓝>活性翠兰>活性艳红;且计算得到四种染料的吸附活化能E_a分别为3.12,37.46,0.52,21.81 kJ/moL,说明阳离子聚合物膨润土颗粒对四种染料的吸附均以物理吸附为主。2.以污泥为添加剂,研究制备多孔污泥膨润土颗粒及其酸化的最佳条件,考察焙烧温度、焙烧时间以及不同配料比对颗粒孔隙的影响和不同酸种类、固液比、酸浓度、活化温度以及活化时间等因素对染料脱色效果的影响,最终制得了具有较好脱色性能的酸化污泥膨润土颗粒产品。在此基础上将其用于染料活性翠兰的脱色效果研究,通过考察pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,进行了方程的拟合,并计算了热力学参数(△H~0,△S~0,△G)和吸附活化能Ea。研究结果表明:污泥与膨润土以1:3的质量配比,700下焙烧时间7 h,所得的颗粒采用6 mol/L的硫酸,以1:25(g:ml)的固液比,常温下酸活化4 h,即制得酸化污泥膨润土颗粒。将其用于活性翠兰染料的脱色,常温下反应2 h的脱色率可以达到47%,效果明显优于不规则炭、柱状炭和酸化前颗粒。通过对活性翠兰的脱色效果研究发现,颗粒吸附剂对活性翠兰的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更好地适合于伪二级动力学方程所述规律;吸附活化能较低,为5.52 kJ/moL,说明吸附过程以物理吸附为主。同时△H~0>T△S~0和△G>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应。3.对膨润土颗粒的性能指标(比表面积、散失率、吸水率和SEM等)进行表征。利用低温液氮吸附等温线对膨润土颗粒的孔隙分布进行分析;用扫描电镜(SEM)研究其表面结构形貌;采用散失率来衡量颗粒的机械强度;采用灼烧减量值测定膨润土颗粒矿物骨架层间有机物含量的情况。