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采矿、冶炼等行业的迅速发展,使水体重金属污染程度不断加剧,有效处理含重金属离子废水,对控制水体重金属污染具有重大意义。处理水体重金属离子的方法很多,其中,吸附法因具有操作简单、效果稳定、二次污染小等优点而被广泛使用。在众多吸附材料中,硅藻土因具有比表面积大,表面活性基团丰富,微孔多,负电性强,同时具备储量大,价格低等优势而被视为一种良好的重金属离子吸附剂。尽管如此,天然硅藻土含有杂质,理化结构存在缺陷,限制其吸附性能的有效发挥,表现出吸附能力一般。为此,需对硅藻土实施改性。本研究采用聚羟基铝对硅藻土实施了柱撑改性,进行了天然硅藻土吸附性能、聚羟基铝柱撑硅藻土的制备、柱撑前后硅藻土吸附与理化特性比较分析等研究,获得一批研究数据。主要结果如下:(1)天然硅藻土吸附性能研究表明,天然硅藻土对Cu2+、Zn2+的吸附量,随吸附剂浓度的增大而先增加后减少;随离子初始浓度的升高而先增加后减少;随吸附时间的延长迅速增加然后趋于平衡;随溶液初始pH值的增大而增大;溶液温度影响不明显。通过对吸附条件优化确定了天然硅藻土对Cu2+、Zn2+的最佳吸附条件,为吸附剂浓度15g/L、3g/L,离子初始浓度150mg/L、250mg/L,溶液初始pH值6.0、6.0,溶液温度55℃、45℃,吸附时间,60min、60min。在最佳吸附条件下,天然硅藻土对Cu2+、Zn2+的吸附量分别为6.244mg/g、8.950mg/g。(2)柱撑硅藻土制备研究表明,柱撑硅藻土对Cu2+、Zn2+的吸附量,随[OH-]/[Al3+]的升高而先升高后降低;随KC1浓度(钾化)的升高而先升高后略微降低;随[Al3+]/土的升高而先升高后降低;随反应温度的升高而先升高后趋于平衡;随反应时间的升高而先升高后趋于平衡;随老化温度的升高而先升高后下降;随老化时间的延长而先升高后下降。柱撑硅藻土最佳制备条件为[OH-]/[Al3+]为 2.2、KCl 浓度 1.8mol/L、[Al3+]/± 10mmol/L、反应温度 60℃、反应时间 24h、老化温度200℃、老化时间0.5h。(3)柱撑前后硅藻土吸附特性分析表明,柱撑改性前后硅藻土对Cu2+、Zn2+的等温吸附均符合Langmuir模型,经拟合得到柱撑改性硅藻土的吸附容量qm分别达到7.491mg/g、11.312mg/g,较改性前分别提高了 32.9%、33.3%;柱撑前后硅藻土对Cu2+、Zn2+的吸附动力学特征均可用二级动力学方程描述。由此可知,柱撑可以有效改善硅藻土的吸附性能,而对硅藻土的吸附行为几乎没有影响。(4)柱撑前后硅藻土理化特性分析表明,柱撑硅藻土的阳离子交换量(CEC)比天然硅藻土的增加了 9.548 cmol/Kg,提升幅度达36.1%;天然硅藻土微观形貌主要为圆筛状,夹杂少量柱状硅藻土,柱撑后聚羟基铝进入硅藻土壳体内部,增大硅藻土内部空间;天然硅藻土主要成分为无定形SiO2,同时含有少量长石,其羟基种类主要有双生硅羟基(=Si(OH)2)、连生硅羟基(Si-O-H...OH-Si≡)、和表面孤立硅羟基(≡Si-O-H),柱撑改性后羟基数量增多;柱撑改性后部分无定形SiO2转化为石英晶体,硅藻土 Al2O3含量上升。