海藻酸鹽-埃洛石納米管復(fù)合材料的制備及吸附性能的研究.pdf

1、近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展,日益嚴(yán)重的染料、重金屬廢水污染引起了廣泛的關(guān)注。尋找高效率低能耗,簡單易行的處理方法是水凈化研究中的重要方向。研究表明,埃洛石納米管(HNT)和海藻酸鹽(Alg)這兩種天然材料對水中的污染物-質(zhì)有著良好的吸附性能,同時,兩者均是廉價易得,無毒無害,可生物降解且無二次污染的材料。但是,作為吸附劑兩者在實際應(yīng)用中均存在一定的局限性,一方面,埃洛石納米管粒徑小易在水中形成懸濁液,難以從水中分離再生;另一方面,海藻酸鹽在

2、水中易發(fā)生溶脹,穩(wěn)定性差。因此,在本研究中利用海藻酸鹽的凝膠性和埃洛石納米管進(jìn)行復(fù)合形成多孔的顆粒狀吸附劑,該顆粒狀的復(fù)合材料既集成了兩者的優(yōu)良的吸附性能又提高了其實際應(yīng)用性。在此基礎(chǔ)上,選擇了兩種最常見的污染物,即染料離子和重金屬離子作為吸附對象進(jìn)行研究,考察了吸附劑的靜態(tài)、動態(tài)吸附性能以及循環(huán)再生能力。具體研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴海藻酸鹽/埃洛石納米管(Alg-HNT)復(fù)合顆粒的制備和表征。通過掃描電子顯微鏡(SEM)及比表

3、面積分析儀(MBET),對比了Alg-HNT顆粒以及海藻酸鹽(Alg)顆粒在結(jié)構(gòu)上的不同。結(jié)果表明,復(fù)合顆粒具有較疏松的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。研究了Alg-HNT顆粒和Alg顆粒對亞甲基藍(lán)(MB)的吸附性能,表明復(fù)合顆粒的吸附性能優(yōu)于單一材料的性能。研究了在靜態(tài)吸附條件下,溫度、時間、初始濃度等因素對Alg-HNT顆粒吸附MB的影響。通過吸附等溫模型的擬合計算出最大吸附量為250mg/g,吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和粒子擴(kuò)散模型,為

4、自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程。靜態(tài)條件下的循環(huán)實驗表明Alg-HNT顆粒具有良好的再生性能。
　　 ⑵Alg-HNT復(fù)合顆粒對中性紅(NR)的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能研究。靜態(tài)條件下,Alg-HNT對NR的吸附量隨著pH、初始濃度、溫度以及時間的變大而變大直至達(dá)到吸附平衡。通過等溫模型的擬合和計算得出最大吸附量為201.2mg/g,吸附過程是符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和粒子擴(kuò)散模型的吸熱過程。動態(tài)條件下,Alg-HNT顆粒對NR的吸附量隨著柱高和初始

5、濃度的增大而增大,隨著流速的減小而增大,該過程較好地符合BDST和Thomas模型。
　　 ⑶Alg-HNT顆粒對廢水中重金屬離子(Cu(Ⅱ)的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能研究。靜態(tài)條件下,Alg-HNT對Cu(Ⅱ)的吸附量受pH值影響不大,隨著初始濃度,溫度以及時間的變大而變大。通過等溫模型計算得出最大吸附量為56.81mg/g,吸附過程是符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和粒子擴(kuò)散模型的吸熱過程。動態(tài)條件下,Alg-HNT顆粒對Cu(Ⅱ)的吸附量隨

6、著柱高和初始濃度的增大而增大,隨著流速的減小而增大,該過程符合BDST和Thomas模型。通過動態(tài)吸附循環(huán)研究證明,Alg-HNT在動態(tài)條件下也具有良好的循環(huán)性能,并且在長期的實驗過程中表現(xiàn)出良好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。
　　 ⑷綜上所述,兩種材料的復(fù)合提高了各自的吸附性能和實際應(yīng)用性;合成的Alg-HNT顆粒對廢水中的染料和重金屬污染物具有良好的靜態(tài)和動態(tài)吸附性能,并且易于循環(huán)再生:模型的研究結(jié)果為實際中吸附過程的工藝設(shè)計應(yīng)用提供