铁改性海泡石(IMS)吸附除锑研究

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锑是一种广泛分布的有毒元素,对人体和生物具有慢性毒性及致癌性。我国锑储量和产量均居世界之首,锑污染较为严重,因此对含锑废水的有效治理刻不容缓。但因缺乏锑的相关标准,目前对锑的处理研究报道相对甚少,本文对改性海泡石吸附除锑特性及机理进行了研究。选用廉价海泡石,提纯后,采用多种方式对其进行改性处理,改性海泡石对锑的吸附量大小:铁改性海泡石>海泡石提纯土>酸改性海泡石>热改性海泡石。铁改性海泡石(Iron Modified Sepiolite,简称IMS)吸附除锑性能研究结果表明:与海泡石原矿相比,IMS对锑的去除效果显著增强;随着改性试剂中铁含量的增加,IMS对锑的去除率增加;溶液初始pH对锑的去除率影响不明显;在初始锑浓度50 mg·L-1,pH 6.8,10%IMS投加量2 g·L-1,吸附90 min,温度35℃下,吸附量可达21.6 mg·g-1;吸附后IMS可通过NaOH溶液再生,以0.1 mol·L-1碱的再生效果最佳;IMS的稳定性随温度的升高和改性试剂中铁含量的增加而增强,盐溶液对IMS的稳定性影响较小,强酸条件下(pH=1),IMS负载的铁大量脱落,使IMS对锑的吸附量下降。海泡石对锑溶液具有缓冲特性,溶液的初始pH值在3.110.1范围时,吸附后溶液的最终pH在88.5之间。铁改性海泡石(10%IMS)对锑的吸附规律符合Freundlich等温吸附式,吸附过程较好的符合拟二级动力学模型。通过SEM、BET、XRD、FTIR等多种测试仪器对铁改性前后海泡石进行表征,结果表明:铁改性海泡石(10%IMS)表面变得粗糙多孔,比表面由37.015 m2·g-1提高到145.958 m2·g-1,孔容由0.081 cc·g-1增加为0.268 cc·g-1,表面孔径分布在2 nm50 nm间,红外谱图在3663 cm-1和1428 cm-1处显示了明显羟基峰值。XRD和FTIR检测结果表明IMS在吸附锑后结构未发生改变;铁改性海泡石(10%IMS)吸附锑后对应的-OH特征峰减弱,说明-OH键参与了吸附反应。铁改性后海泡石比表面积增大,表面羟基数量增加,是铁改性海泡石(10%IMS)吸附能力增强的主要原因。IMS对锑的吸附过程主要是锑离子与海泡石表面包覆的羟基铁(镁、硅)发生表面络合吸附,过程如下:≡MOH+AZ-=≡MA(Z-1)-+OH- 2≡MOH+ AZ-=(≡M)2A(Z-2)-+2 OH- M代表金属(铁、镁、硅);A是锑络合物。
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