论文部分内容阅读
染料废水由于其毒性大,难降解等特点成为了治理环境污染的突出问题。煤系高岭土被证明是一种潜在的吸附剂,但是它的吸附量有限,并不能有效应用于工业污水去除中。但是,通过对煤系高岭土改性,可以增加反应活性,提升它的吸附量。本文采用了直接酸处理,表面包覆改性的方法来对煤系高岭土进行改性处理,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱分析仪(FTIR)表征手段来确定改性煤系高岭土的表面形貌与微观结构,通过X射线荧光光谱仪(XRF),Zeta电位分析仪确定改性煤系高岭土的成分变化与表面电性变化,并研究了材料的BET比表面积及平均孔径。在此基础上,考察了所制得的吸附剂对工业染色剂中常用的一种典型的阴离子型染料刚果红的吸附行为。通过改变染液的初始pH值、吸附时间、初始染液浓度、吸附温度等因素,研究了改性高岭土的吸附性能。并通过吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学模型拟合来探讨材料对刚果红的吸附机理。通过恒温水浴震荡法考察了材料的解吸与循环利用的性能,研究了在不同浓度氢氧化钠,不同脱附时间,不同脱附温度以及循环利用次数等条件对解吸的影响,初步探索材料的可再生性。研究表明:
(1)以山西朔州煤系高岭土为原料,采用直接酸处理活化煤系高岭土,通过各种手段对材料进行表征,确定了直接酸处理方法的最佳制备条件。并对比研究了直接酸处理煤系高岭土与未经处理的煤系高岭土对于刚果红的吸附性能并探讨了吸附机理。结果表明:直接酸处理破坏了煤系高岭土的结晶度,增加了煤系高岭土的比表面积与孔结构,并在煤系高岭土表面发生质子化,改变了其表面的电性。经酸活化后煤系高岭土对刚果红的最大吸附容量由53.00mg/g增加到234.53mg/g。
(2)利用生物活性材料壳聚糖的成膜特性在活化后的煤系高岭土表面引入活性基团制成复合材料,并对材料进行表征,探究复合材料对刚果红的吸附性能与吸附机理。结果表明:表面引入活性基团后的酸活化煤系高岭土吸附性能得到了提升,在最佳吸附条件下,对刚果红的极限吸附容量可以达到422.16mg/g。
(3)酸活化高岭土与煤系高岭土复合材料/壳聚糖对刚果红的吸附均符合准二阶吸附动力学模型。酸活化高岭土符合以单层吸附为主导的Langmuir吸附等温线模型,煤系高岭土复合材料/壳聚糖的吸附过程为单层与非均质多层吸附同时发生进行,对于Langmuir吸附等温线模型和Freundlich吸附等温线模型均有较高的契合度。通过吸附热力学的研究,两者皆为可自发进行的吸热反应,温度的升高有利于吸附进行。
(4)通过解吸实验,可认为煤系高岭土复合材料/壳聚糖复合材料可以反复循环利用。经过5次循环后,复合材料对刚果红的去除率仍然可以达到90%以上,初步探索了材料的解吸循环性能。为固体废弃物煤系高岭土资源化拓宽了应用途径。
(1)以山西朔州煤系高岭土为原料,采用直接酸处理活化煤系高岭土,通过各种手段对材料进行表征,确定了直接酸处理方法的最佳制备条件。并对比研究了直接酸处理煤系高岭土与未经处理的煤系高岭土对于刚果红的吸附性能并探讨了吸附机理。结果表明:直接酸处理破坏了煤系高岭土的结晶度,增加了煤系高岭土的比表面积与孔结构,并在煤系高岭土表面发生质子化,改变了其表面的电性。经酸活化后煤系高岭土对刚果红的最大吸附容量由53.00mg/g增加到234.53mg/g。
(2)利用生物活性材料壳聚糖的成膜特性在活化后的煤系高岭土表面引入活性基团制成复合材料,并对材料进行表征,探究复合材料对刚果红的吸附性能与吸附机理。结果表明:表面引入活性基团后的酸活化煤系高岭土吸附性能得到了提升,在最佳吸附条件下,对刚果红的极限吸附容量可以达到422.16mg/g。
(3)酸活化高岭土与煤系高岭土复合材料/壳聚糖对刚果红的吸附均符合准二阶吸附动力学模型。酸活化高岭土符合以单层吸附为主导的Langmuir吸附等温线模型,煤系高岭土复合材料/壳聚糖的吸附过程为单层与非均质多层吸附同时发生进行,对于Langmuir吸附等温线模型和Freundlich吸附等温线模型均有较高的契合度。通过吸附热力学的研究,两者皆为可自发进行的吸热反应,温度的升高有利于吸附进行。
(4)通过解吸实验,可认为煤系高岭土复合材料/壳聚糖复合材料可以反复循环利用。经过5次循环后,复合材料对刚果红的去除率仍然可以达到90%以上,初步探索了材料的解吸循环性能。为固体废弃物煤系高岭土资源化拓宽了应用途径。