累托石表面改性及其对废水中无机污染物的吸附研究

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累托石(REC)是一种硅酸盐粘土矿物。它是由二八面体云母单元层和二八面体蒙脱土单元层按1:1比例组成的规则间层矿物。累托石结构中的蒙脱石层间有许多水化阳离子,可以与其它无机、有机阳离子交换,所以累托石本身就可以通过交换吸附除去水溶液中的重金属离子。改性以后对阳离子的吸附能力会大大加强。但是对于中性有机物和阴离子的去除效果不理想。累托石材料因比表面积比较大、层间距离可变,能进行阳离子交换等特点,经过有效改性,在废水处理方面会有广阔的应用前景。首先,用累托石做载体,在层上通过糊化的方法负载淀粉,通过水热碳化,就得到累托石/碳的复合碳材料(RECC)。再用二硫化碳(CS2)对其中的淀粉组分及其含氧基团进行改性,形成黄原酸酯(RECCX)能与Pb2+产生螯合作用,从而大大提高Pb2+的吸附能力。REC和RECCX对Pb2+的最大吸附量可以分别达到225和431 mg/g。其次,用新合成的累托石/碳材料与三偏磷酸钠反应,累托石/碳材料上的含氧基团与三偏磷酸钠会形成磷酸酯(RECCP)。磷酸酯同样与金属离子形成螯合作用。未反应的含氧集团与金属离子之间也可以形成静电作用,从而提高吸附金属离子的能力。此吸附剂在复合溶液(Cu2+,Ni2+,Pb2+,Co2+和Cd2+)中对铅离子具有良好的选择性。同时当水溶液中铅离子浓度为0.5 mg/L时,吸附剂的去除率仍可以达到97%。根据单分子层吸附公式计算出吸附剂对Pb2+最大吸附量可达到258.4 mg/g。最后,为了解决累托石对阴离子吸附能力不理想的问题,在累托石表面及片层之间通过三氯化铁氧化吡咯的方法,把聚吡咯负载到累托石表面及片层之间,形成累托石/聚吡咯复合材料REC/ppy。由于聚吡咯表面带有正电荷,可与阴离子形成静电作用,从而达到吸附阴离子的效果。同时聚吡咯的引入,可使累托石片层得到剥离,比表面积在一定程度上增大。同时为了使REC/ppy材料易于回收,通过对累托石磁化的方法,得到磁性累托石/聚吡咯MREC/ppy复合材料。MREC/ppy复合材料对NO3-的最大吸附量可以达到105 mg/g,PO43-可以达到97.23 mg/g。
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