改性高岭土的制备及其对水中铜的吸附性能研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:RyanDay
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,处理重金属废水的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电化学法、吸附法和膜分离技术等方法。其中,吸附法凭借操作简单、能耗低、投入较少等优点而越来越受到关注。同时,开发出廉价高效的吸附剂也是处理重金属尤其是络合态重金属废水的一个重要方向。我国的高岭土储量十分丰富,高岭土作为一种廉价的吸附剂,具有一定的吸附性能,但与活性炭等人工合成的吸附材料相比,高岭土因自身的理化构造缺陷使其吸附性能受到极大的限制,尤其是对络合态重金属,吸附效果并不明显。很多研究表明,巯基官能团具有强大的螯合作用,通过共价结合,可与水中重金属形成更加稳定的配合物,但是到目前为止,还鲜有关于采用巯基官能团改性高岭土处理络合态重金属的报道。本研究采用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)来制备巯基高岭土(改性高岭土),通过单因素试验和正交试验研究了改性高岭土的最佳制备条件,并利用FTIR、XRD、BET、Zeta电位、SEM分析等表征手段研究了其结构特征及改性剂负载机理,同时探讨初始浓度、pH值、吸附剂投加量、吸附温度和吸附时间对其吸附性能的影响,以及最优吸附条件下的吸附动力学模型和等温吸附模型,初步分析了改性高岭土对离子态铜(Cu2+)和柠檬酸络合铜(CA-Cu)的吸附机制,取得了以下研究成果:1.经过单因素试验和正交实验,得出制备5g用于吸附水中铜的巯基高岭土的最佳条件为:3.0倍CEC投加量,反应温度为60℃,反应时间为18小时。各因素影响程度为:改性剂投加量>改性温度>改性时间2.采用傅里叶红外光谱、X-射线衍射、孔径及比表面分析、扫描电镜、Zeta电位分析等手段表征了改性前后的高岭土。研究发现,改性过程中生成了更多Si-O-Si和Si-OH,而且层间距几乎并未改变,表明MPTMS主要负载与高岭土表面,进入层间的比较少,负载方式以单齿缩合为主;经过改性后高岭土的微孔和小介孔数量明显减少(<7nm),孔径略有增加,孔容略有下降,比表面积显著下降,表明MPTMS的负载堵塞了高岭土的孔道;改性后表面粗糙度减少,表面颗粒比较大且形状变得不太规则,一定程度上降低了物理吸附效果,改性后对重金属的去除更加依赖化学吸附;在pH>2.5左右时,改性前后高岭土表面均带电负性,改性后表面电负性增大。3.采用单因素试验研究了改性前后高岭土吸附离子态铜(Cu2+)的影响因素,考察了初始浓度、初始pH值、吸附剂投加量、吸附温度和吸附时间对吸附率的影响。得出改性高岭土去除水中Cu2+的最佳条件为:初始浓度为5mg/L、初始pH为5.5、吸附剂投加量为0.2g和吸附温度为30℃。在此条件下,吸附大概在30min达到平衡,吸附率从70.0%提升至99.3%。4.采用单因素试验研究了改性前后高岭土吸附络合态铜(CA-Cu)的影响因素,考察了初始浓度、初始pH值、吸附剂投加量和吸附时间对吸附率的影响。得出改性高岭土去除水中CA-Cu的最佳条件为:初始浓度为5mg/L、初始pH为5、吸附剂投加量为0.3g。在此条件下,吸附大概在30min达到平衡,吸附率从36.1%提升至 93.9%。5.改性高岭土吸附离子态铜(Cu2+)和络合态铜(CA-Cu)的过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。最大吸附容量分别从0.58mg/g 提高到 1.45mg/g 和从 0.19mg/g 提高到 0.54mg/g,分别提高了 150%和184%,表明改性后显著增强了高岭土对水中铜的吸附能力。6.改性高岭土对Cu2+的吸附过程是物理吸附和化学吸附共同作用的结果,以电荷吸附作用、表面硅羟基Si-OH和巯基-SH的配位吸附作用为主;而对CA-Cu的吸附,以巯基-SH官能团的配位吸附作用为主,即化学吸附为主。
其他文献
高校是科技创新体系的重要组成部分,加强高校间不同学科之间的协同创新,加强对交叉学科群和科技攻关团队的支持,推动高校间协同创新合作是解决关键科学问题、攻关关键技术难
西方人本主义教育目的观 ,强调以人为本 ,重视人自身发展的需要 ,这对我们今天的素质教育、全民教育、终身教育有一定的借鉴意义 ,但在强调个性发展的同时 ,我们也不能忽视社
开心的时候,她手舞足蹈;感动的时候,她毫不掩饰地热泪盈眶,透明得一览无余。正如她的歌声一样,纯净动人,让听者不知不觉上了她情绪的"当",跟随她一起喜悦一起感动……有一位
《诗经》小雅大雅反映了西周贵族生活与贵族文化,这一文化形态的内容包括礼乐、祭祀、宴饮等方面,是儒家君子文化的源头。君子文化以"礼"为中心,"礼"规范了君子行为,昭示着人
随着网民参与度的不断增高,互联网成为网民发表观点的集中平台,其聚集了大量表达网民观点的文本,成为宝贵的研究资源。研究网民对公众实体、产品、服务等方面的情感不仅有利
目的:通过分析乳腺导管内癌的多模态超声表现,评价多模态超声检查对乳腺导管内癌的应用价值;探讨多模态超声定位引导乳腺导管内癌活检的临床价值。方法:回顾性分析2014年8月
自哲学发生“语言学转向”以来,对语言意义的研究变得愈加重要,从而出现了好几种关于意义探讨的哲学理论。其中的一种观点就是替代传统真值条件语义学的“证据理论语义学”。
随着激光技术的发展,超强飞秒激光已经成为人们研究原子,分子和纳米结构中超快动力学的常用工具。当入射激光强度能够与物质内部库仑场相比拟时,会产生众多激光诱导的强场效
基于燃料电池及水分解制氢的综合能源系统是未来理想的能源循环体系。本论文围绕探索和制备用于燃料电池和电解水系统的新型高效非贵金属电催化剂,并深入探究新型催化剂的催