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类水滑石材料是一种具有特殊层状结构的功能性材料,在吸附、离子交换和催化等领域具有广泛的应用。论文采用即时合成法利用电镀废水制备类水滑石材料,研究了材料制备对重金属及I-污染治理的应用性,为电镀废水中复杂污染物的治理提供了重要的技术理论支撑,为实现电镀废水资源化治理和综合利用提供了实验依据。利用电镀废水制备类水滑石材料,其技术难点在于废水的环境体系复杂,含有不同类型、价态不一的金属离子。论文研究了:电镀废水理化性质和化学成分;确定了利用电镀废水制备类水滑石材料的外加金属离子类型,讨论了金属离子摩尔配比、pH值、陈化时间、陈化温度对Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料制备的影响,利用XRD、FT-IR、SEM、EDS、BET、TG-DTA、ICP-OES等现代分析技术对Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料的成分、结构、性能进行表征;分析了吸附时间、吸附pH值、吸附温度、吸附固液比等对优化工艺条件下制备的Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料吸附I-的性能的影响,得到理论饱和吸附容量;以制备Cu-Mg-Al类水滑石材料为例,研究了材料制备条件对电镀废水中Cu2+等金属离子的去除效果。论文主要研究内容及结论如下:1、电镀废水的理化性质和化学成分分析结果表明,废水溶液呈强酸性,溶液密度为1.0313 g/m L,溶液中含有Al、As、Ca、Cd、Cr、Cu、Mg等金属离子,其中Cu、Ni、Zn、Mg、Al含量分别高达26078 mg/kg、18877 mg/kg、14425 mg/kg、377 mg/kg、1801 mg/kg,超出正常排放指标万倍以上。2、考察了Zn2+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Mg2+-Al3+、Zn2+-Al3+、Ni2+-Al3+、Cd2+-Al3+与电镀废水混合制备的材料以及电镀废水直接制备的材料的结构,仅当添加Mg2+-Al3+、Zn2+-Al3+、Ni2+-Al3+与电镀废水制备的材料具有类水滑石材料结构特征。3、探讨了外加金属离子摩尔配比、pH值、陈化时间、陈化温度对制备Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料的影响,优化了制备工艺条件。(1)Cu-Mg-Al类水滑石材料制备的优化工艺条件:Mg2+-Al3+摩尔配比3:1、pH=10、陈化温度60℃、陈化时间1天;(2)Cu-Zn-Al类水水滑石材料制备的优化工艺条件:Zn2+-Al3+摩尔配比2:1、pH=11、陈化温度为常温、陈化时间0.5天;(3)Cu-Ni-Al类水滑石材料制备的优化工艺条件:Ni2+-Al3+摩尔配比1.5:1、pH=10、陈化温度为常温、陈化时间1天。4、XRD、FT-IR、SEM、EDS、BET、ICP-OES、TG-DTA等现代分析技术对优化工艺条件下制备的Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料表征结果表明,Cu-Mg-Al与Cu-Zn-Al类水滑石材料的结晶度、有序度、比表面积等性能差异性不大,但二者的材料性能明显优于Cu-Ni-Al类水滑石材料。(1)优化工艺条件下制备的Cu-Mg-Al类水滑石材料具有典型的Mg-Al水滑石材料结构特征,材料晶相单一、有序度高;材料层间阴离子为CO32-;材料呈片状,边缘规则、大小均一、分散性好,大小约为200 nm左右;计算材料化学分子式为:Zn0.015Cu0.028Ni0.021Mg0.482Cd0.018Fe0.0005Al0.427Cr0.01(OH)2(CO3)0.218·0.5H2O;(2)优化工艺条件下制备的Cu-Zn-Al类水滑石材料具有典型的Zn-Al水滑石材料结构特征,材料晶相单一、有序度高;材料层间阴离子为CO32-;材料呈片状、边缘规则、大小均一、分散性好,大小约为200 nm左右;计算材料化学分子式为:Zn0.515Cu0.046Ni0.037Mg0.002Cd0.082Fe0.002Al0.357Cr0.013(OH)2(CO3)0.185·0.5H2O;(3)优化工艺条件下制备的Cu-Ni-Al类水滑石材料具有典型的Cu-Ni-Al水滑石材料结构特征,材料晶相单一、结晶度较差;材料层间阴离子为CO32-;材料呈片状结构,分散性一般,大小约为100 nm左右;计算材料化学分子式为:Zn0.027Cu0.045Ni0.533Mg0.004Cd0.028Fe0.0008Al0.349Cr0.014(OH)2(CO3)0.181·0.5H2O。5、以制备Cu-Mg-Al类水滑石材料为例,研究了材料制备条件(金属离子摩尔配比、pH值、陈化温度、陈化时间)对电镀废水中Cu2+等金属离子的去除应用。(1)除铜的最佳实验条件即为制备Cu-Mg-Al类水滑石材料的优化工艺条件。该实验条件下,电镀废水中Cu2+的含量由2689.4 mg/L降至0.2 mg/L左右,同时,Zn、Ni、Cd、Fe、Cr、Mg、Al等离子浓度均有较大程度的降低,其中Zn、Ni、Fe、Cd、Al五种离子浓度分别由1487.7 mg/L、1946.8 mg/L、28.5 mg/L、3081.4mg/L降至新建企业排放标准限值以下。(2)分析了优化工艺条件下制备Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料对电镀废水中金属离子的去除效果。结果表明,两种材料的制备均对电镀废水中的金属离子具有较大程度的去除效果,其中Cu-Zn-Al类水滑石材料制备后废水中的Cu、Zn、Ni、Fe、Cd、Al等六种离子浓度分别由2689.4 mg/L、1487.7 mg/L、1946.8mg/L、28.5 mg/L、3081.4 mg/L、185.7 mg/L降至新建企业排放标准限值以下;Cu-Ni-Al类水滑石材料制备后废水中的Cu、Zn、Fe、Cd、Al等五种离子浓度分别由2689.4 mg/L、1487.7 mg/L、1946.8 mg/L、3081.4 mg/L、185.7 mg/L降至新建企业排放标准限值以下,Mg离子被完全去除。6、研究了优化工艺条件下制备的Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料的对I-的吸附性能。考察了吸附时间、吸附pH值、吸附温度、吸附固液比等因素对材料吸附性能的影响,得出材料对I-的理论饱和吸附容量。(1)优化工艺条件下制备的Cu-Mg-Al类水滑石材料对I-的较佳吸附条件为:吸附时间60 min、pH=7、吸附温度25℃、吸附固液比(质量体积比)1:100;(2)优化工艺条件下制备的Cu-Zn-Al类水滑石材料对I-的较佳吸附条件为:吸附时间30 min、pH=8、吸附温度25℃、吸附固液比(质量体积比)1:250;(3)优化工艺条件下制备的Cu-Ni-Al类水滑石材料对I-的较佳吸附条件为:吸附时间30 min、pH=8、吸附温度25℃、吸附固液比(质量体积比)1:200;(4)材料对I-的吸附模式符合Langmuir和Freundlich吸附模型,计算结果表明,Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al类水滑石材料对I-的理论饱和吸附容量分别为:1111.12 mg/g、1000 mg/g、476.19 mg/g,吸附能力强弱顺序与材料性能表征分析结果相符。