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随着科技的迅速发展,工业废水、农业废水及生活废水的排放量也相应增加。其中重金属离子和有机废水的排放尤为严重,需要选取合适的废水处理方法对多组分废水进行处理。研究较多的处理方法有膜分离法、光催化法、吸附法等,膜分离法存在选择性差、稳定性低的缺点,光催化法存在太阳光利用率低、固液分离困难的缺点,而吸附法具有操作工艺简便、不引入二次污染、吸附效率高的优点,成为备受欢迎的废水处理方法。
膨润土是一种硅酸盐黏土矿物,储存量丰富,且具有比表面积大、吸附性能好、阳离子交换性能等优点,可以作为吸附材料替代价格昂贵、固液分离困难的活性炭吸附剂。为了提高膨润土吸附污染物分子或离子的容量及改变膨润土吸附有机污染物性能差的缺陷,本文选用两种改性方法对膨润土进行复合改性,将其应用于重金属离子和有机物两组分共存的废水的处理,主要研究内容如下:
(1)通过Cr6+和苯酚的去除率的变化探讨了La/Fe-CTMAB改性膨润土的制备影响因素,并对其进行了表征。结果表明,La/Fe-CTMAB改性土的适宜制备条件为:La3+和Fe3+摩尔比为0.5,聚羟基铁柱化剂的制备温度为40℃,柱撑反应温度为50℃,La3+和Fe3+的总摩尔量与土的质量比为12mmol/g,CTMAB的投加量为1.0CEC。无机La3+、Fe3+和有机分子CTMAB进入到膨润土的内部结构中,膨润土的层间距由原土的1.32nm增大至La/Fe-CTMAB改性土的1.89nm,La/Fe-CTMAB改性土的疏水性能增强,La/Fe-CTMAB改性土的表面片层结构剥离明显且改性土的比表面积减小、孔径增大。
(2)探讨了La/Fe-CTMAB改性膨润土对Cr6+和苯酚的吸附性能及吸附机理。结果表明,震荡60min,pH为5.37,温度为25℃,混合废水浓度为50mg/L,改性膨润土的投加量为15g/L时,Cr6+和苯酚的去除率分别为99.99%、69.77%。相同条件下,原土对Cr6+和苯酚的去除率分别为32.32%、12.04%。La/Fe-CTMAB改性土对Cr6+和苯酚的吸附过程符合准二级动力学模型,内扩散模型模型不是速率控制的唯一步骤,Langmuir模型和Freundlich模型都能描述La/Fe-CTMAB改性土对Cr6+和苯酚的吸附,改性土对Cr6+和苯酚的吸附属于吸热反应,且对Cr6+的吸附是属于自发反应,而苯酚对苯酚属于非自发反应,对整个吸附体系来说,吸附过程的熵是增加的。
(3)探讨了CTMAB-CTS改性膨润土的制备、表征、吸附性能及吸附动力学,研究表明,CTS的投加量为0.15g,震荡80min,pH为6.30,吸附温度为25℃,改性土的投加量为20g/L时,Cr6+和苯酚的去除率分别为100%、92.3%。相同条件下,原土对Cr6+和苯酚的去除率分别为26.8%、13.57%。层间距由原土的1.32nm增大至CTMAB-0.15CTS改性土的1.91nm,CTMAB分子进入到膨润土的内部结构中,而CTS分子负载在膨润土的表面,CTMAB-CTS改性膨润土对Cr6+和苯酚的吸附过程符合准二级动力学方程。
膨润土是一种硅酸盐黏土矿物,储存量丰富,且具有比表面积大、吸附性能好、阳离子交换性能等优点,可以作为吸附材料替代价格昂贵、固液分离困难的活性炭吸附剂。为了提高膨润土吸附污染物分子或离子的容量及改变膨润土吸附有机污染物性能差的缺陷,本文选用两种改性方法对膨润土进行复合改性,将其应用于重金属离子和有机物两组分共存的废水的处理,主要研究内容如下:
(1)通过Cr6+和苯酚的去除率的变化探讨了La/Fe-CTMAB改性膨润土的制备影响因素,并对其进行了表征。结果表明,La/Fe-CTMAB改性土的适宜制备条件为:La3+和Fe3+摩尔比为0.5,聚羟基铁柱化剂的制备温度为40℃,柱撑反应温度为50℃,La3+和Fe3+的总摩尔量与土的质量比为12mmol/g,CTMAB的投加量为1.0CEC。无机La3+、Fe3+和有机分子CTMAB进入到膨润土的内部结构中,膨润土的层间距由原土的1.32nm增大至La/Fe-CTMAB改性土的1.89nm,La/Fe-CTMAB改性土的疏水性能增强,La/Fe-CTMAB改性土的表面片层结构剥离明显且改性土的比表面积减小、孔径增大。
(2)探讨了La/Fe-CTMAB改性膨润土对Cr6+和苯酚的吸附性能及吸附机理。结果表明,震荡60min,pH为5.37,温度为25℃,混合废水浓度为50mg/L,改性膨润土的投加量为15g/L时,Cr6+和苯酚的去除率分别为99.99%、69.77%。相同条件下,原土对Cr6+和苯酚的去除率分别为32.32%、12.04%。La/Fe-CTMAB改性土对Cr6+和苯酚的吸附过程符合准二级动力学模型,内扩散模型模型不是速率控制的唯一步骤,Langmuir模型和Freundlich模型都能描述La/Fe-CTMAB改性土对Cr6+和苯酚的吸附,改性土对Cr6+和苯酚的吸附属于吸热反应,且对Cr6+的吸附是属于自发反应,而苯酚对苯酚属于非自发反应,对整个吸附体系来说,吸附过程的熵是增加的。
(3)探讨了CTMAB-CTS改性膨润土的制备、表征、吸附性能及吸附动力学,研究表明,CTS的投加量为0.15g,震荡80min,pH为6.30,吸附温度为25℃,改性土的投加量为20g/L时,Cr6+和苯酚的去除率分别为100%、92.3%。相同条件下,原土对Cr6+和苯酚的去除率分别为26.8%、13.57%。层间距由原土的1.32nm增大至CTMAB-0.15CTS改性土的1.91nm,CTMAB分子进入到膨润土的内部结构中,而CTS分子负载在膨润土的表面,CTMAB-CTS改性膨润土对Cr6+和苯酚的吸附过程符合准二级动力学方程。