钛柱撑蒙脱石颗粒的制备及其对镉离子的吸附

为脱除废水中镉离子,以钠基蒙脱石作基质材料,钛酸四丁酯为钛源,制备了钛柱撑蒙脱石。然后将聚乙烯醇、海藻酸钠、钛柱撑蒙脱石以一定的质量比制备钛柱撑蒙脱石颗粒,并进行颗粒的散失实验及镉离子的吸附实验,同时进行吸附等温线及吸附动力学研究。结果表明,Ti-MMT具有较大的晶面间距(d_(001)=3.43 nm)。当m(聚乙烯醇)∶m(海藻酸钠)∶m(钛柱撑蒙脱石)=0.6∶1.0∶20.0时,投加0.25 g颗粒于pH值=6的100 mg/L的镉离子废水中,在40℃下,吸附120 min,颗粒对Cd~(2+)的吸附量达到7.89 mg/g,去除率达到98.63%,且颗粒对Cd~(2+)的吸附符合Langmuir等温线模型,吸附动力学符合拟二级动力学方程。     

Zr/Ti柱撑蒙脱石的制备及对硝基苯的吸附

为了解决硝基苯的水体污染问题,将锆/钛聚合羟基阳离子插入到钠基蒙脱石(Na-MMT)层间,制备锆/钛柱撑蒙脱石(Zr/Ti-MMT)材料,并用于吸附废水中硝基苯。用X射线衍射、Fourier红外光谱仪及比表面积测量对Zr/Ti-MMT材料进行表征,并考察了Zr/Ti-MMT材料对废水中硝基苯的吸附效果。结果表明:Zr/Ti-MMT主要以窄缝型介孔和微孔为主,晶面间距d_((001))为3.29 nm,比表面积为115.4 m~2/g,平均孔径为4.35 nm。当Zr/Ti-MMT用量为0.1 g、硝基苯初始浓度为40 mg/L、温度为45℃,硝基苯去除率最高,吸附量(q_e)和去除率分别为17.59 mg/g和87.94%。Zr/Ti-MMT对硝基苯的吸附过程以物理吸附方式为主,符合Langmuir等温线模型。Zr/Ti-MMT材料吸附硝基苯属于自发的吸热熵增的过程,符合一级动力学。     

钠基蒙脱石对Cu2+的吸附研究

为了寻找高效、低成本、无二次污染地解决重金属离子污染问题的方法,以提纯钠化后的蒙脱石(Na-mnt)为吸附剂,在对其进行性能表征的基础上,进行了Cu²⁺吸附试验,考察了Cu²⁺初始浓度、溶液的初始pH、吸附温度及吸附时间对Cu²⁺吸附的影响,并通过Langmuir、Freundlich等温吸附模型及动力学方程从热力学与动力学角度分析了Na-mnt对Cu²⁺的吸附机理。结果表明：Na-mnt对Cu²⁺的吸附平衡数据符合Langmuir等温模型,吸附过程是一个非自发的放热反应过程,吸附过程符合拟二级动力学方程。     

钛插层蒙脱石对Zn2+的吸附研究

为了去除废水中Zn²⁺,以提纯钠化蒙脱石(Na-mt)为原料,采用溶胶凝胶法将Ti⁴⁺插层进入Na-mt层间制备钛插层蒙脱石(Ti-Imt)材料。XRD、SEM及表面积分析表明Ti-Imt的晶面间距增大到2.94 nm,具有较大的比表面积,片层之间存在着较大且形状不均匀的空隙结构。采用Ti-Imt对Zn²⁺进行吸附,升温有利于吸附; pH值为6时吸附性能最佳,吸附平衡时间为60 min,饱和吸附量为38.47 mg/g,Zn²⁺去除率达到96.18%。     

钛柱撑蒙脱石对镍离子和锰离子的吸附机理

以钠基蒙脱石(Na-MMT)、钛酸四丁酯作基质材料,通过溶胶-凝胶法制备了钛柱撑蒙脱石(Ti-MMT)。利用XRD、FTIR及SEM对Ti-MMT进行了结构表征,考察了不同吸附条件对Ti-MMT吸附Ni~(2+)和Mn~(2+)的影响,并重点分析水溶液pH对Ti-MMT Zeta电位及吸附的影响,探究了Ti-MMT吸附Ni~(2+)和Mn~(2+)的机理。结果表明:Ti-MMT具有较大的晶面间距(d001=2.94 nm);pH对吸附Ni~(2+)与Mn~(2+)有较大影响,去除率随初始水溶液pH增加而提高。在pH=7,Ni~(2+)和Mn~(2+)初始质量浓度为50 mg/L,Ti-MMT投加量分别为5和9 g/L时,Ni~(2+)在318 K下吸附120 min,吸附量可达9.46 mg/g,去除率可达94.59%,Mn~(2+)在328 K下吸附180 min,吸附量可达4.82mg/g,去除率可达86.73%。此外,Ti-MMT对两种离子的吸附都更符合Temkin等温吸附模型及拟二级动力学模型,吸附过程受液膜扩散、颗粒内扩散等环节控制,且以离子交换的化学吸附为主。热力学分析表明,Ti-MMT对Ni~(2+)的吸附属于自发吸热熵增过程,而Mn~(2+)属于吸热熵增的非自发过程。