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为了拓展非金属矿物在环境保护中的应用，我们开展了本课题的研究。国内外对柱撑粘土在废水处理领域的应用开展了一些研究，但多集中于有机柱撑蒙脱石对废水中有机污染物的吸附去除方面，对于无机柱撑蒙脱石和柱撑蛭石对重金属离子的吸附去除的研究较少，本论文以钙基蒙脱石和新疆蛭石为原料，系统研究了各种柱撑蒙脱石和柱撑蛭石的制备及其对废水中铜、铬、镉等重金属离子的吸附行为及机理。
本文利用聚羟基铝、聚羟基硅铝等无机柱化剂来制备出无机柱撑蒙脱石和无机柱撑蛭石，同时利用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠作为有机柱化剂对蒙脱石进行柱撑制得有机柱撑蒙脱石和有机蛭石，并且通过XRD、红外光谱、ZETA电位和比表面积等表征手段对柱撑粘土进行表征。对柱撑蒙脱石和柱撑蛭石进行XRD表征可知：各种柱撑蒙脱石与柱撑蛭石都分别比蒙脱石原矿和蛭石原矿的层间距要大，尤以有机柱撑最为明显。十二烷基磺酸钠柱撑蒙脱石的层间距达3.15，而十二烷基磺酸钠柱撑蛭石的层间距可达3.71。无机柱撑中，以聚羟基铝的柱撑效果最好。通过红外谱图可知：各种柱化剂进入粘土层间，但各种柱撑粘土的基本结构并没有发生改变。
实验研究了柱撑蒙脱石及柱撑蛭石对废水中铜、铬、镉等金属离子的吸附吸附行为。结果表明，吸附去除率受反应时间，重金属离子的初始浓度、pH值等因素的影响。经柱撑后的蒙脱石和蛭石由于其层间距和比表面积的增大，其对重金属离子吸附的吸附性能分别比蒙脱石原矿和蛭石原矿要强。尤其经十二烷基磺酸钠柱撑后的蒙脱石和蛭石，除了层间距增大后，其电负性也增强，所以对金属阳离子的吸附性能也大大增强。各种粘土对重金属的吸附速度非常快，基本上在20到30分钟就能达到吸附平衡。随重金属离子浓度的增加，粘土对金属离子的吸附量也随之增加，但重金属离子的去除率却随金属离子浓度增加而减小。当重金属离子的浓度达到一定时，吸附达到饱和，吸附量不再增加。因此各种粘土比较适应于低浓度重金属废水。pH值对粘土吸附重金属离子的吸附过程的影响很大，粘土对重金属离子的吸附随pH值的升高而增加。
各种粘土对重金属离子的吸附都可以很好的用Langmuir方程式来描述，其所有的相关系数r<2>都要>0.98。其中的q<,m>反应出了粘土的吸附能力。从q<,m>可得知：SDS柱撑粘土的吸附能力最强，HAS柱撑粘土次之，而原矿的最大吸附容量最小。各种粘土对重金属离子的吸附作用机理可概括为以下几个方面：1)经各种插层剂柱撑后的粘土比表面积和层间距都增加，增大了吸附剂与重金属离子的有效接触面积，从而提高了吸附去除率；2)阴离子表面活性的插层可以提高粘土晶格负电荷，提高了粘土与重金属离子的静电吸引力，有利于吸附的进行：3)无机柱撑粘土层问氧化柱在水溶液中形成羟基化表面，增加了表面羟基数量，而吸附作用表现为表面羟基与重金属离子的表面配合反应，表面羟基数量的增加，使无机柱撑粘土与未柱撑的蒙脱石相比，吸附去除能力明显提高。动力学研究表明Elovich方程和双常数方程对各种离子吸附的动力学过程拟合较好。