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近年來，水體重金屬離子污染給人們的生活和健康帶來了極大的威脅。水體中重金屬離子污染的治理引起了越來越廣泛的關(guān)注。吸附法因其吸附效率高、吸附劑可重復(fù)使用，在水體重金屬離子污染治理中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。凹凸棒土作為一種天然礦物質(zhì)具有比表面積大、表面有大量活性吸附位點等特點，是很好的重金屬離子吸附劑。本文，通過表面改性提高凹凸棒土的重金屬離子吸附性能，并將改性后的凹凸棒土引入到高分子水凝膠中，制備了聚丙烯酰胺/凹凸棒土復(fù)合水凝膠，研究了改性凹凸棒土及復(fù)合凝膠的重金屬離子吸附和解吸性能。
首先，對沉積型和熱液型凹凸棒土進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，通過化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點分析，篩選出組成和結(jié)構(gòu)適宜的凹凸棒土作為重金屬離子吸附劑。用具有重金屬離子捕捉劑之稱的單寧酸對其進(jìn)行了表面改性，并對改性前后的凹凸棒土進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。研究結(jié)果表明，熱液型凹凸棒土有更好的鎘離子吸附性能，單寧酸通過化學(xué)反應(yīng)可以接枝在凹凸棒土表面。
以鎘離子吸附為研究目標(biāo)，探討了改性前后凹凸棒土對鎘離子吸附性能的影響因素，用Lagergren擬一階和擬二階動力學(xué)模型、Langmuir，F(xiàn)reundlich，D-R吸附等溫線對吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬，研究了吸附熱力學(xué)，并對解吸影響因素及動力學(xué)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，吸附過程最佳pH為6.0，初始鎘離子濃度越大、反應(yīng)溫度越高，吸附量越大。吸附過程符合Lagergren擬二階動力學(xué)模型，化學(xué)吸附是吸附過程的控制步驟。Langmuir吸附等溫線能對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的擬合，吸附是自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程。被吸附的鎘離子可以用0.1 mol/L的HCl溶液進(jìn)行解吸，解吸速度較快，30min內(nèi)即可達(dá)到解吸平衡。
將單寧酸改性凹凸棒土引入到聚丙烯酰胺凝膠內(nèi)，制備了聚丙烯酰胺/單寧酸改性凹凸棒土復(fù)合水凝膠，研究了凹凸棒土含量對復(fù)合凝膠的結(jié)構(gòu)和鎘離子吸附性能的影響，對吸附動力學(xué)過程進(jìn)行了擬合，并探討了解吸過程的影響因素和解吸動力學(xué)。研究結(jié)果表明，隨著凹凸棒土含量的增加，復(fù)合凝膠孔徑變小，孔壁變厚，溶脹率降低。吸附過程傳質(zhì)機(jī)理分為膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散兩部分，化學(xué)吸附是吸附控制步驟。0.1 mol/L的CH3COOH能夠?qū)⑽降逆k離子解吸，解吸平衡在120min內(nèi)達(dá)到。

    關(guān)鍵詞：
    凹凸棒土 單寧酸 復(fù)合凝膠 水體污染 重金屬離子 吸附性能 解吸性能
    作者：
    呂超
    學(xué)位授予單位：
    天津工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    材料科學(xué)與工程
    導(dǎo)師姓名：
    張桂芳
    學(xué)位年度：
    2014
    語種：
    中文
    分類號：
    X52 O647.3
    在線出版日期：
    2015年07月30日