蒙脱土的改性方法及其在工业废水处理中的应用研究
随着化工行业的快速发展，大量危险废物逐渐排放到自然环境中，这对生态系统及人体健康造成了严重威胁，有效降低工业废水中污染物的含量是当下亟待解决的问题。在众多分离方法中，吸附法被看作是一种高效可行的技术手段，得到了越来越多的应用。蒙脱土是一种矿产资源，且地表含量丰富，比表面积和离子交换性能优越，可用于脱除水体中的多种有害物质。蒙脱土价格低廉，且不会对环境造成二次污染，是一种新型环保的吸附材料。 蒙脱土是膨润土的主要矿物成分，是由2∶1构型晶胞组成的片层结构，其层板晶胞内的阳离子易被其他低价阳离子取代，从而呈负电性，这促使蒙脱土需要从外界吸收无机阳离子来抵消体系中的负电荷。蒙脱土具备一定的吸附性能，但天然蒙脱土的层间距及交换容量较小，无法满足实际应用的需求，改性蒙脱土是提高其吸附性能的有效方法。 本论文以钠基蒙脱土为原料，使用氯化铁和羟基磷灰石对其改性，探究了不同改性方法对蒙脱土结构的影响，并考察了其对工业废水中磷酸根、氟离子的吸附性能以及在去除氟硅酸溶液中磷酸杂质的应用。 1.以天然钠基蒙脱土为原料，经高温煅烧后，用氯化铁对其改性制备出负载铁离子的蒙脱土复合物(Fe/MMT)，研究了不同煅烧温度、煅烧气氛、氯化铁浓度对铁改性蒙脱土复合吸附剂的结构和吸附性能的影响，并利用XRD、SEM、EDS等测试手段分析蒙脱土改性前后的结构变化。结果表明:经氯化铁改性后，天然蒙脱土的层间距由1.159nm增加到1.377nm，蒙脱土的表面粗糙度增大，且铁离子与磷酸根有很好的络合能力，经氯化铁改性后的蒙脱土对水体中的磷酸根的吸附量可达到30mg/g。将该吸附剂应用于污水中磷酸根的去除，在pH为3.5，吸附温度为60℃，吸附时间为40min时，0.05g的吸附剂可将10mL浓度为80mg/L的磷酸根浓度降低至4mg/L，磷酸根的脱除率可达到95％。另外，Fe/MMT吸附剂也可应用于氟硅酸溶液中磷酸根的脱除，脱除率可达90％以上。 2.在铁改性蒙脱土的基础上，以氯化钙和磷酸二氢钾为原料在Fe/CMMT载体上合成羟基磷灰石，制备出负载羟基磷灰石的蒙脱土复合吸附剂(HAP/Fe/CMMT)，利用XRD、SEM等分析手段考察负载羟基磷灰石前后Fe/CMMT的结构变化。结果表明:在Fe/CMMT上成功合成了羟基磷灰石，且羟基磷灰石的结晶度较低。相对于Fe/CMMT，HAP/Fe/CMMT对水体中的氟离子的吸附性能显著提高，吸附量可达到3.3mg/g。将HAP/Fe/CMMT复合吸附剂用于污水中氟离子的去除，发现在室温下，吸附时间为30min时，0.1g的HAP/Fe/CMMT复合吸附剂可将氟化钠溶液中的氟离子浓度从3.62mg/L脱除到0.1mg/L。
蒙脱土;改性方法;吸附性能;废水处理
北京化工大学
硕士
化学工程
李保山;侯红军
2019
中文
TQ424.29
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）