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膨润土是一种环境行为优异的天然吸附材料,尤其是无毒,资源丰富的特点,多年来一直是国内外学者研究其应用的热点课题之一。论文以新疆夏子街膨润土为研究对象,首先在其理化性质分析的基础上,进行不同水质环境的沉降分级,其次系统研究膨润土(MY)及其分级产物对两类染料(碱性染料和直接染料各两种)的吸附性能,最后探索了原矿制备的膜材料处理染料废水。通过XRD、XRF、FT-IR等表征手段对提纯产物和吸附的机理进行分析,得到以下认识:
1)夏子街膨润土含SiO264.88%、Al2O315.84%、Fe2O33.32%、Na2O2.31%、MgO2.45%、K2O2.06%、CaO1.05%等成分;主要由蒙脱石、石英、伊利石、正长石等组成;含9.24%的可溶性盐。沉降分级后蒙脱石的d001由1.25nm增大到1.48nm;因不同水环境中的分散性不同而使分级结果不一样,两种水环境的+75μm粒级中均含有沸石,生活用水的-2μm粒级中含有石盐和方解石,蒙脱石富集明显的粒级和含量分别为-2μm67.31%和-5+2μm71.29%。
2)吸附的适宜条件:(1)碱性红46,当浓度20mg/L、50mL时,对MY,用量10mg、初始pH=6.7、40℃、时间2min,脱色率为71.40%。而提纯矿-20+10μm粒级(MT)用量150mg、初始pH=6.7、40℃、时间2min的,脱色率为96.05%;(2)碱性兰41,当浓度20mg/L、50mL时,对MY,用量10mg、初始pH=6.9、20℃下反应1min的脱色率为79.74%。对MT用量50mg、碱性兰41浓度16mg/L,50mL、初始pH=6.9、20℃下反应2min的脱色率为95.65%;(3)直接大红4B,当浓度30mg/L,50mL时,MT用量200mg、初始pH=7.1、20℃下反应60min的脱色率为76.25%。而提纯矿-10μm(MT1)粒级用量150mg、初始pH=7.1、20℃下反应60min的脱色率为83.64%;(4)直接枣红,当50mg/L,50mL时,对MT,用量200mg、50初始pH=7.2、20℃下反应40min的脱色率为77.83%;吸附剂对两类染料的吸附动力学均符合准一级动力学模型,吸附等温线均符合Freundlich模型。MY和MT对碱性红46的吸附过程均为吸热反应,其余的吸附过程为放热反应,吸附过程均以物理吸附为主。
3)MY和MT对碱性染料的吸附方式为强烈的静电作用和离子交换吸附,MT和MT1和直接染料以氢键作用发生吸附。吸附剂对碱性染料的吸附以离子交换吸附为主,物理吸附为辅,对直接染料的吸附主要为物理吸附。
4)膜动态吸附实验表明:膜吸附40mg/L直接大红4B和20mg/L碱性红46达到饱和时的染料用量分别为760mL和3360mL。膜吸附两个染料的作用是机械截留、架桥截留以及MY内部的网状截留,碱性红46的吸附还包含吸附截留。
1)夏子街膨润土含SiO264.88%、Al2O315.84%、Fe2O33.32%、Na2O2.31%、MgO2.45%、K2O2.06%、CaO1.05%等成分;主要由蒙脱石、石英、伊利石、正长石等组成;含9.24%的可溶性盐。沉降分级后蒙脱石的d001由1.25nm增大到1.48nm;因不同水环境中的分散性不同而使分级结果不一样,两种水环境的+75μm粒级中均含有沸石,生活用水的-2μm粒级中含有石盐和方解石,蒙脱石富集明显的粒级和含量分别为-2μm67.31%和-5+2μm71.29%。
2)吸附的适宜条件:(1)碱性红46,当浓度20mg/L、50mL时,对MY,用量10mg、初始pH=6.7、40℃、时间2min,脱色率为71.40%。而提纯矿-20+10μm粒级(MT)用量150mg、初始pH=6.7、40℃、时间2min的,脱色率为96.05%;(2)碱性兰41,当浓度20mg/L、50mL时,对MY,用量10mg、初始pH=6.9、20℃下反应1min的脱色率为79.74%。对MT用量50mg、碱性兰41浓度16mg/L,50mL、初始pH=6.9、20℃下反应2min的脱色率为95.65%;(3)直接大红4B,当浓度30mg/L,50mL时,MT用量200mg、初始pH=7.1、20℃下反应60min的脱色率为76.25%。而提纯矿-10μm(MT1)粒级用量150mg、初始pH=7.1、20℃下反应60min的脱色率为83.64%;(4)直接枣红,当50mg/L,50mL时,对MT,用量200mg、50初始pH=7.2、20℃下反应40min的脱色率为77.83%;吸附剂对两类染料的吸附动力学均符合准一级动力学模型,吸附等温线均符合Freundlich模型。MY和MT对碱性红46的吸附过程均为吸热反应,其余的吸附过程为放热反应,吸附过程均以物理吸附为主。
3)MY和MT对碱性染料的吸附方式为强烈的静电作用和离子交换吸附,MT和MT1和直接染料以氢键作用发生吸附。吸附剂对碱性染料的吸附以离子交换吸附为主,物理吸附为辅,对直接染料的吸附主要为物理吸附。
4)膜动态吸附实验表明:膜吸附40mg/L直接大红4B和20mg/L碱性红46达到饱和时的染料用量分别为760mL和3360mL。膜吸附两个染料的作用是机械截留、架桥截留以及MY内部的网状截留,碱性红46的吸附还包含吸附截留。