有机改性蒙土的制备及吸附水中甲基橙的研究.pdfVIP

摘 要 染料废水含有许多持久性有机污染物，颜色深、COD、BOD 值较高、分布面广，严重危 害了人体健康和生态环境。固体吸附法是处理染料废水的有效方法。开发蒙脱土吸附材料将充 分利用我国丰富的蒙脱土资源，使廉价的蒙脱土变为高附加值的吸附材料，用于吸附处理有机 废水。 本论文在国内外对有机蒙脱土研究的基础上，用混合季胺盐阳离子表面活性剂、有机硅烷 为改性剂，制备改性蒙脱土，进一步拓宽了蒙脱土的有机化改性方法。以甲基橙溶液为模拟染 料废水，考察了改性蒙脱土和活性炭的吸附性能，确定了平衡吸附时间，得到了吸附等温线， 并用几个吸附等温式模型对所得数据进行拟合；考察了吸附温度对平衡吸附量的影响，计算得 到了∆G°、∆H°、∆S°等吸附热力学参数。将改性蒙脱土的吸附性能与传统吸附剂活性炭进行了 比较，探讨了改性蒙脱土和活性炭的再生方法。得到了如下结果： (1)季胺盐改性蒙脱土的底面间距较原土有显著提高。对于单种季胺盐阳离子改性蒙脱土， 使用相同用量的改性剂时，长碳链阳离子改性蒙脱土比短碳链阳离子改性蒙脱土的吸附性能 高；季胺盐阳离子改性蒙脱土的吸附量与吸附液的pH 值有关，随着pH 值的升高吸附量逐渐 降低。 (2)对于混合季胺盐阳离子改性蒙脱土而言，当改性剂总量固定时，吸附性能与长碳链/短碳 链的比例有关。季胺盐改性蒙脱土对有机物的吸附作用包括表面吸附和分配作用，但以分配作 用为主，总吸附量与其中有机质含量密切相关，获得了混合改性蒙脱土中长、短碳链阳离子的 最佳配比。改性蒙脱土的吸附行为遵循二级反应速率方程所描述的规律和 Langmuir 吸附等温 式模型。 (3)大多数季胺盐阳离子改性蒙脱土对甲基橙的吸附是自发放热的物理过程，有机硅烷改性 蒙脱土对甲基橙的吸附是低温自发、较高温度下非自发的放热的物理过程，而活性炭的吸附却 是自发吸热的物理过程。优化制备参数制得的季胺盐阳离子改性蒙脱土的吸附性能高于有机硅 烷改性蒙脱土，但稍低于活性炭。 (4)加热处理和碱液浸泡均可用于季胺盐阳离子改性蒙脱土的再生，但再生蒙脱土的吸附性 能明显低于新鲜样品。惰性气氛中热处理适宜于活性炭的再生，再生活性炭的吸附量可恢复到 新鲜活性炭的70%。 关键词：蒙脱土 季胺盐阳离子表面活性剂 有机硅烷 改性 甲基橙 吸附 Abstract Wastewater from the dyeing industry with a large amount of highly colored and toxic organic pollutants has become an important source of water pollution, which is harmful to human body and disturbs the biological processes in water environment. Therefore, the removal of hazardous organic substances before the disposal of dyestuffs in wastewater effluents is of great necessity. Adsorption by solid adsorbents is effective to remove the organic pollutants and decrease the toxicity of wastewater. Montmorillonite, a natural clay mineral, having high cationic exchange capacity and swelling capacity, has been widely used as an adsorbent for wastewater treatment. However, because of the hydration of inorganic ions on the exchange sites, the raw montmorillonite is hydrophilic, which make the natural clay ineffe