论文部分内容阅读
蒙脱石作为一种粘土矿物,具有硅氧四面体和铝氧八面体结构,粉煤灰是燃煤电厂燃烧后的一种固体残渣,它们对废水中的污染物质均具有很好的吸附性能。目前,国内外利用蒙脱石以及粉煤灰粉处理废水的文献报道很多,也取得了不错的效果。然而,利用粉状蒙脱石和粉煤灰处理废水存在许多弊端,以至于很难付诸于工业应用。因此,探索出高效、廉价的复合颗粒吸附材料具有重要的实际意义。本文在参阅大量文献的基础之上,对蒙脱石-粉煤灰复合颗粒吸附材料的制备以及应用进行了实验的研究。以蒙脱石为原料,粉煤灰为骨料,加入工业淀粉作为增孔剂,硅酸钠为固化剂,研究了复合颗粒吸附剂的制备工艺条件,运用SEM、XRD、TG、BET等分析与测试手段对其进行了表征;研究了其对电镀工业废水中不同浓度重金属离子的吸附/解吸规律;并探讨了其去除废水中重金属离子的吸附作用机理。主要研究成果如下:1、蒙脱石-粉煤灰复合颗粒吸附剂的制备最佳条件为:蒙脱石与粉煤灰的比例为6:4,固化剂(硅酸钠)比例为5%,工业淀粉比例为15%,焙烧温度为400℃,在上述条件下制得的复合颗粒吸附剂吸附性能较好,散失率较低。SEM图像显示该复合颗粒吸附剂具有比较明显的孔洞,孔径分布均匀广泛,形状规则,孔径大约在10~60μm之间;XRD图谱分析显示未焙烧的颗粒吸附材料与焙烧400℃的最佳复合颗粒吸附材料的物相组成几乎没有发生变化;TG图谱分析表明焙烧后该材料主要是失去蒙脱石的层间水和吸附水;物理性能测试结果表明:显气孔率为46.82%,吸水率为31.80%,体积密度为1.47 g/cm3,比表面积为10.28m2/g,抗压强度为5.28 MPa。2、蒙脱石-粉煤灰颗粒吸附材料去除电镀工业废水中重金属离子的适宜条件为:在温度为25℃的条件下,颗粒吸附材料用量为0.05g/cm3,pH值为6,反应时间为80min,Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr6+去除率分别为98.19%、98.07%、98.81%、99.06%,处理后的废水中重金属的残留浓度均低于国家污水综合排放标准(GB8978—1996)一级标准。3、用1mol/L NaCl溶液作为解吸剂进行解析再生实验效果最佳,且再生颗粒材料对重金属离子有较高的去除率和较低的散失率;经过5次重复再生利用后的复合颗粒吸附材料还具有相当高的吸附率,且质量损失只有3.6%,说明具有较好的造粒效果。4、蒙脱石-粉煤灰复合颗粒吸附剂在静态试验条件下对Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr6+的选择性依次为:Ni2+> Cu2+> Zn2+> Cr6+,且对Ni2+、Cu2+选择性较好。其吸附方程qe=0.58Ce0.46符合Freundlich吸附等温式,且吸附符合一级反应动力学方程Ct=C0.e-kt,即lnCNi2+=-0.0498t+3.389, lnCCu2+=-0.0426t +2.492, lnCZn2+=-0.0213t +1.839, lnCCr6+=-0.0323t + 2.155,lnC与t呈一定的线性相关关系,说明该复合颗粒吸附材料吸附过程的主控步骤为液膜扩散。