随着我国经济的快速发展,在锌矿采选、冶炼加工、机械制造、火力发电、仪器仪表、合金、电镀、造纸等工业生产过程中,排放的大量含锌废水往往得不到妥善的处理,造成的锌污染已受到人们的广泛关注。对于锌离子废水的处理,传统的化学沉淀、离子交换等方法均存在处理效率低、成本高、产生二次污染等问题,而吸附法是目前去除水中重金属离子最有效的方法之一,在操作上具有较好的灵活性,去除效率高,而且,通常吸附剂具有可再生性,因此可以重复使用,节约成本。层状双金属氢氧化物(Hydrotalcite,简称LDH),又称水滑石,在自然界中广泛存在,以LDH为前体,经过高温焙烧得到的复合氧化物(LDO)具有很高的比表面积和良好的孔隙结构,其表面呈碱性并能在水溶液中通过特有的“记忆效应”恢复为层状的LDH结构,在此过程中能吸附大量的重金属离子,可以作为一种良好的重金属吸附剂。本文采用液相共沉淀法制备镁铝类水滑石(LDH),在一定温度下焙烧得到镁铝复合氧化物(LDO)。通过X射线衍射图谱、红外图谱、BET表面积、透射电镜等手段对吸附剂吸附前后的形貌、结构进行表征。用LDO吸附水中的Zn2+,并对其焙烧温度、投加量以及吸附时间等实验条件进行了优化。然后研究了LDO对Zn2+的吸附热力学和吸附动力学,对吸附机理进行了初步探讨。最后用焙烧的方法对吸附剂进行再生,研究其可再生性能。研究结果表明,在焙烧温度为500℃时,LDO具有最佳吸附效果,当Zn2+浓度为500mg/L时,LDO最佳投加量为0.5g/L,最佳吸附时间为420min。在反应开始10min内,LDO的相界面发生快速水合过程,释放出大量的羟基离子,导致局部pH值偏高,结合动力学实验结果表明,此过程伴随大量的Zn2+的吸附,即表面沉淀作用。由热力学数据可知,25℃、35℃、45℃的吸附等温线都较好的符合Langmuir吸附等温模型。LDO对Zn2+的吸附过程中,单分子层吸附占主导,即LDO表面吸附位点为单层排列。吸附自由能ΔG为负值,并且随着温度的升高,ΔG的绝对值逐渐增大,说明这是一个自发的吸热反应；吸附焓变ΔH为11.07kJ/mol,说明LDO吸附Zn2+的过程以化学吸附为主；吸附熵变(ΔS)为正值,说明该吸附过程是一个熵增的不可逆过程,解吸不易发生。由动力学数据可知,吸附反应的全过程都较好的符合准二级动力学模型,且随着温度的升高,饱和吸附量逐渐增加,说明该反应为吸热反应,这与热力学实验结论相符。吸附活化能Ea为26.88kJ/mol,说明LDO对Zn2+吸附速率受反应速率控制而不受扩散速率控制。这也进一步说明,吸附过程以化学吸附为主,与热力学研究结果吻合。吸附剂再生实验表明,随着再生次数的增加,LDO对Zn2+的去除率逐渐下降,但第二次的去除率仍达到96%,说明LDO具有良好的可再生性。LDO的吸附作用主要发生在其本身恢复为层状结构后,在层间界面上,Zn2+结合OH-,与LDO发生表面沉淀作用,从而吸附大量的Zn2+。