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CPB/钛酸丁酯复合改性蒙脱土对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究

【摘要】:蒙脱土(MMT)是一种性能优良的无机纳米颗粒,矿藏丰富,价格低廉,广泛应用于工业领域。蒙脱土具有层状结构,吸附效果良好,也易于通过加入改性剂改善性质。本文选用蒙脱土作为吸附剂载体,以溴化十六烷基吡啶(CPB)与钛酸丁酯为改性剂,制备用于吸附含铬废水的吸附剂CPB-Ti-MMT吸附剂,并对吸附剂的制备条件,吸附工艺条件进行筛选、优化。以重铬酸钾溶液模拟含铬废水,以吸附剂对水溶液中六价铬的吸附率为评价标准,辅以X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积与孔径分析(Braunuer-Emmett-Teller,BET)、傅里叶变换红外光谱分析(Fourier transform infrared,FT-IR)等表征手段研究制备条件对吸附性能的影响,得出最优制备条件如下:最佳改性剂加入方式为先加入CPB后加入钛酸丁酯,改性剂最佳加入温度为40℃,蒙脱土最优悬浮液浓度取1g/200m L,Ti与CPB最优配比为25mmol/g,制备时最佳超声功率为90W。改性后CPB与Ti柱化剂可以成功进入蒙脱土分子层间,CPB-Ti-MMT吸附剂分子层间距离可达2.92nm,平均孔径、孔容也有所增大。同理得出CPB-Ti-MMT吸附剂对水溶液中Cr(Ⅵ)的最优吸附工艺条件:最佳吸附吸附温度为20℃,Cr(Ⅵ)最优初始浓度为10mg/L,吸附剂最优投加量取0.2g/100m L,反应最适p H值取6.0。在最优吸附工艺条件下,吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附率最高可达97.6%,最大单位吸附量为49.5mg/g。分别用三种动力学模型与两种吸附等温线对吸附实验的数据拟合分析,吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附反应中有化学吸附过程;反应前期,吸附速率控制步骤为边界层扩散,在反应后期,控制步骤为内扩散;吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,吸附主要方式为单分子层吸附,吸附活性位点在吸附剂表面分布均匀。

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