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近年随着工业化的高速发展,纺织等企业产生的有机印染废水引发的环境问题愈发严重,有机废水亟待治理。吸附法因具有经济高效、运行稳定、操作简单和适用性广等优点,在治理有机废水方面具有独特优势。层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种高潜力的环境友好型吸附剂,能有效去除水体中的多种污染物,被广泛用于有机废水治理。面对其进一步的三维改性,可有效增大其比表面积和孔隙结构,赋予多样的表面化学组成,大幅提升吸附性能并拓宽可吸附污染物的种类。本文采用软模板合成法,在软模板剂十二烷基硫酸钠(SDS)调控下,经尿素水热合成制备出具有三维结构的有机LDHs(3D-MgAl-LDH),并将其投加至以阴离子型偶氮染料橙黄Ⅱ(AO7)和阳离子型芳基染料亚甲基蓝(MB)为有机染料为代表的溶液中,通过等温、动力学等实验考察静态实验条件下3D-MgAl-LDH对二者的吸附行为。同时,结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电子显微镜(SEM和TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等微观表征手段,考察反应前后固体产物的结构、形貌变化,从而探究3D-MgAl-LDH对两种不同污染物的吸附效果及具体去除机制,为三维结构有机LDHs在印染废水治理的应用上提供数据支撑和理论参考。具体研究结果如下:(1)合成的3D-MgAl-LDH呈三维球状结构,直径约7μm。XRD和TEM结果显示其内部结构紧密,具有良好的结晶度,晶面间距d(003),=2.73nm,层间距为2.25nm。模板剂SDS作为层间阴离子和外表面有机物存在于产物中,起到表面有机改性作用。Zeta 电位结果表明该材料在水溶液中表面呈负电性,有利于减少与阳离子污染物间的静电排斥作用。(2)3D-MgAl-LDH对橙黄Ⅱ的吸附过程可在6小时内达到平衡。室温条件下(298K),3D-MgAl-LDH投加量为1.0 g·L-1 时,对 100 mg·L-1 浓度橙黄 Ⅱ的去除率高达99.33%,对1000 mg·L-1浓度橙黄Ⅱ的最大吸附量达到485.6mg·g-1。计算所得热力学相关参数表明,去除反应属于可逆的吸热反应,升温有利于提升去除量,相同条件下318K时吸附量可达到671.1mg·g-1。(3)3D-MgAl-LDH对橙黄Ⅱ的去除过程符合Langmuir等温吸附模型和Elovich模型,属于受扩散作用影响的单层吸附。XRD结果表明橙黄Ⅱ进入了LDH层间。FTIR及XPS结果表明LDH中SDS含量因离子交换而减少,橙黄Ⅱ通过氢键作用被固定在LDH层间。经过700°℃煅烧处理后,3D-MgAl-LDH对阴离子型有机染料的去除性能得到大幅提升,1g·L-1投加量下对600 mg·L-1浓度橙黄Ⅱ溶液去除率为100%;五次循环实验后,去除率基本无衰减,说明3D-MgAl-LDH循环再生性能优异,是一种优秀的阴离子型有机污染物吸附剂。(4)3D-MgAl-LDH对亚甲基蓝的吸附过程可在4h内达到平衡。室温条件下,2.5g·L-1投加量的3D-MgAl-LDH对100 mg·L-1浓度亚甲基蓝溶液的去除率可达到90%以上。热力学计算结果表明该吸附过程为不可逆的放热反应,温度的变化对去除效果无明显影响。(5)3D-MgAl-LDH对亚甲基蓝的去除分别符合Elovich模型和Freundlich等温吸附模型,说明该吸附为扩散作用影响的化学吸附,属于多层吸附,理论最大吸附量为58.3mg·g-1。XRD、FTIR及XPS结果表明亚甲基蓝与层间SDS形成了 MB-DS化合物离子,再以静电作用的方式吸附在LDH层间。3D-MgAl-LDH对亚甲基蓝的去除性能随煅烧循环次数增加而略微下降,五次循环后对200 mg·L-1浓度亚甲基蓝溶液的去除率为49%,仍具有一定的稳定性和循环再生性能。