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浮石是一种天然的、具有丰富孔隙结构的非金属矿藏,无论从结构上还是来源上,浮石均表现出了作为吸附剂的优势。本研究将赤泥中的铁、铝等金属浸出负载于浮石上制取改性浮石除砷吸附剂,既提高了浮石对砷的吸附性能,又有效利用了赤泥中的金属元素降低改性成本,为固废赤泥的综合利用开辟了新的途径,因此开展本课题研究很有意义。本文主要研究了利用赤泥浸出液中的铁、铝对浮石进行浸渍改性的工艺;通过改性浮石的静态除砷实验,考察了影响改性浮石除砷性能的各种因素;开展了改性浮石除砷的热力学和动力学研究,进一步优化了除砷的工艺参数;通过改性浮石的结构表征对改性和除砷的机理进行初步探究。研究取得了以下主要结果:(1)改性初试实验结果表明:采用赤泥中铁、铝的浸出液对浮石进行浸渍改性,能够较大程度地提高浮石对As(V)的去除能力,改性后的浮石对As(V)的去除率较改性前提高了20%左右;将经过浸渍改性的浮石再进行焙烧处理,有助于优化浸渍改性的效果。(2)改性影响因素的实验研究表明:赤泥浸出液体积与浮石质量之比、浸泡时间以及焙烧温度对改性效果具有明显的影响,而焙烧时间的影响不大;利用赤泥浸出液对浮石进行改性的最佳条件如下:赤泥浸出液体积与浮石质量之比为2.5ml/g,浸泡时间为30min,焙烧温度为300℃,焙烧时间为2h。(3)吸附影响因素实验结果表明:改性浮石投加量、溶液初始As(V)浓度、吸附时间、溶液pH对改性浮石除砷的效果具有明显的影响;当浮石投加量小于7.5g/L时,增加浮石投加量可提高改性浮石对As(V)的去除率;随着溶液初始As(V)浓度的增加,改性浮石对As(V)的去除率呈下降趋势,而单位质量的改性浮石对As(V)的吸附量则迅速增加;在吸附的前4h,延长吸附时间有助于提高改性浮石对As(V)的去除率,随着吸附的进行,吸附达到平衡,吸附时间不再是影响改性浮石吸附As(V)的重要因素;改性浮石在弱酸条件下(pH=3~5)对As(V)具有良好的去除效果,而碱性环境(pH>7)则不利于改性浮石对As(V)的吸附。(4)改性浮石吸附As(V)的热力学和动力学研究表明:相较于Freundlich模型,改性浮石对As(V)的吸附等温线更符合Langmuir等温吸附模型;由Langmuir等温模型拟合所得的改性浮石对As(V)的单分子层饱和吸附量为2.53mg/g;改性浮石对As(V)的吸附符合Lagergren准二级动力学模型,改性浮石对As(V)的吸附过程中伴随电子得失,属于化学吸附;在吸附的前3h,颗粒内扩散为主要速率控制步骤,而在3h后,膜扩散与颗粒内扩散共同作用控制吸附速率。(5)改性浮石除砷的机理在于:改性使浮石表面包覆了大量羟基铁氧化物,吸附过程中,羟基铁与砷酸阴离子发生络合反应,砷酸阴离子将羟基铁中的羟基置换,从而被固定在浮石表面,与溶剂分离,达到去除效果。