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利用海藻酸鈉和氯化鈣成球原理，包埋制備有機凹凸棒土顆粒(GOAT)吸附劑，通過SEM圖、FT-IR分析、XRD分析、孔徑及比表面積分析、EDS能譜分析等進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征，通過批量實驗考察了制備的新型凹凸棒土顆粒吸附劑對水體中天然有機質(zhì)單寧酸、腐殖酸的吸附行為，研究了天然有機質(zhì)對新型凹凸棒土顆粒吸附劑吸附微污染水體中氯酚類異味物質(zhì)的影響，探討了凹凸棒土顆粒吸附劑的脫附再生和凹凸棒土吸附柱行為，主要結(jié)論如下:
(1)凹凸棒土顆粒吸附劑的最佳制備條件為:交聯(lián)時間為9h，氯化鈣濃度3％，凹凸棒土與海藻酸鈉配比5∶1（質(zhì)量比）。SEM圖表明海藻酸鈉包埋法對凹凸棒土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變較大，包埋后的凹凸棒土內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)受到影響。XRD分析也顯示包埋過程對凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。FT-IR分析表明有機改性對凹凸棒土表面起到了良好的修飾作用;GOAT與POAT相比，3610～3434cm-1范圍內(nèi)的羥基特征峰的強度增大，主要可歸因于包埋劑海藻酸鈉上的羥基;而2962.1 cm-1、2815.6cm-1新增明顯的C-H鍵（-CH2，-CH3）伸縮振動吸收峰沒有發(fā)生明顯變化，說明POAT表面的有機改性劑在包埋過程中穩(wěn)定性良好，包埋過程對POAT的內(nèi)部基團沒有明顯影響。顆粒吸附劑的酸堿穩(wěn)定性實驗表明:隨著pH的增加，顆粒吸附劑的散失率下降，pH小于7時下降較為明顯，大于7后，下降趨勢平衡。GOAT和POAT對200mg/L單寧酸的平衡吸附量分別為142mg/g、148mg/g，顆粒吸附劑的吸附容量稍小于粉體吸附劑，說明包埋過程對凹凸棒土的吸附容量影響不大，此包埋方法可行。
(2)凹凸棒土顆粒吸附劑GOAT對單寧酸和腐殖酸的吸附行為都更符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程。Freundlich吸附等溫方程能更好的描述GOAT對單寧酸、腐殖酸的吸附。pH從2增加到6時，單寧酸的平衡吸附量隨pH的增加而增加，而當(dāng)pH超過6時開始下降，在pH為6-10的過程中平衡吸附量下降比較明顯;pH為6左右時吸附效果最好。GOAT對腐植酸的吸附量隨著溶液pH的增大而降低。溶液中三種無機鹽的存在均促進(jìn)顆粒吸附劑對單寧酸、腐植酸的吸附。在無機鹽離子存在下，GOAT對單寧酸吸附量增加約23％，對腐植酸的吸附量增加約10％。
(3)GOAT在單寧酸存在下對100mg/L的4-氯苯酚溶液的平衡吸附量在1mg/g左右，而在無單寧酸存在條件下吸附4-氯苯酚在相同濃度的吸附量達(dá)到15mg/g。GOAT對單寧酸的吸附量隨著4-氯苯酚濃度的增加而減少。在單寧酸和4-氯苯酚同時存在下，單寧酸和4-氯苯酚存在競爭吸附，且優(yōu)先吸附單寧酸，單寧酸對抑制GOAT吸附4-氯苯酚較為明顯。未預(yù)負(fù)載單寧酸和預(yù)負(fù)載單寧酸后的GOAT對4-氯苯酚的吸附行為均更符合Freundlich方程。
(4)脫附實驗表明，采用NaOH可以對吸附了單寧酸之后的GOAT實現(xiàn)有效脫附，而且如果增加NaOH濃度，GOAT的脫附率也會在一定程度上有所增加，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L之前，GOAT的脫附率增長較快，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L后，GOAT脫附率增長緩慢，趨于穩(wěn)定。乙醇的脫附效果遠(yuǎn)低于NaOH對GOAT的脫附效果，隨著溫度的升高，乙醇和NaOH對GOAT的脫附率都有一定的提高。GOAT使用NaOH溶液脫附中，4次脫附率基本穩(wěn)定在80％左右，GOAT在吸附單寧酸后利用NaOH溶液脫附后可以重復(fù)利用。
(5)GOAT對單寧酸的動態(tài)柱吸附實驗表明在流速(2BV/h)不變的情況下，兩種濃度的單寧酸初始階段出水濃度上升幅度均較大，穿透時間隨著進(jìn)水濃度的升高而提前，50mg/L濃度下穿透點在1h左右，而100mg/L濃度的穿透點在42min左右。在單寧酸濃度為50mg/L情況下，流速為2BV/h時，單寧酸在1h左右發(fā)生穿透，在1.5h左右達(dá)到吸附飽和平衡;流速為4BV/h時，單寧酸在48min左右發(fā)生穿透，在1h左右達(dá)到吸附飽和平衡。

    關(guān)鍵詞：
    有機凹凸棒土顆粒吸附劑 制備工藝 微觀結(jié)構(gòu) 微污染水體 吸附性能
    作者：
    于年吉
    學(xué)位授予單位：
    南京工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    水污染控制
    導(dǎo)師姓名：
    王海玲
    學(xué)位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ424