膨润土的无机—有机改性、表征及其应用

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直以来,水污染都是一个全球普遍关注的问题。随着社会的迅速发展和工业化水平的不断提高,印染行业也得到了较快的发展,因此由印染废水所引起的水污染是不容忽视的。现代染料不仅种类繁多,且其长期暴露在阳光、水体以及其他恶劣条件下也不易降解。偶氮染料是一种重要的商业合成染料,由于其易溶、成本低、色彩多样而得到广泛应用,但其是一种致癌的有机物,一旦进入到人体内,通过肝脏内还原酶的催化使其裂解为一些芳香胺,这些物质将会导致肠癌的发生。本文主要以甲基橙水溶液为模拟染料废水,分别采用浸渍法和固相研磨法两种方法制备无机-有机联合改性膨润土,对其进行了吸附处理研究,同时也将固相研磨法制得的改性膨润土对苯酚废水进行了氧化降解处理。论文第一部分首先介绍了染料的特点及性质,其次分析染料废水的危害,然后对染料废水的处理现状及处理方法进行了阐述,特别强调膨润土在染料废水中的应用。最后提出了本论文的研究目的、内容及创新点。论文第二部分介绍了吸附剂Al/CTAB-bent的制备方法以及响应曲面法在制备过程中条件优化的应用,制得的吸附剂对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)两种染料废水的脱色率均达到99%以上。论文第三部分探究了吸附剂Al/CTAB-bent在MO吸附处理过程中各因素的影响,得到吸附的最佳条件为:接触时间30min、吸附剂用量0.5g、反应初始pH大于3、反应温度293K、MO初始浓度100mg L-1,此时MO的脱色率达到99%以上。同时对吸附过程动力学和热力学进行了研究,发现吸附剂对MO的吸附更符合准二级动力学模型;吸附等温线比较符合Langmuir模型;吸附为自发且放热过程。论文第四部分用固相研磨法制得了兼具催化氧化作用的改性膨润土(KMnO4/CTAB-bent),并将其用于MO染料废水的处理。通过对合成因素的探究,得到KMnO4/CTAB-bent制备的最佳配比为bentonite:KMnO4:CTAB的质量比为100:60:17,最佳活化时间为2h,最佳活化温度为383K。通过对MO处理过程影响因素的探讨,发现pH对处理过程有重要影响,pH≦2时,主要以氧化作用为主,pH增大,吸附作用逐渐增强并取代氧化作用而占主导地位;温度升高不利于吸附的进行。吸附模型与热力学参数计算结果表明:吸附剂对MO的吸附更符合准二级动力学模型;吸附等温线比较符合Freundlich模型;吸附为自发且放热过程。KMnO4/CTAB-bent连续使用四次仍具有良好的稳定性及活性。论文第五部分将KMnO4/CTAB-bent应用于苯酚模拟废水的处理,通过对KMnO4/CTAB-bent制备过程中活化温度的探究,发现活化温度对KMnO4/CTAB-bent的性能有重要影响,最佳活化温度为383K。通过对苯酚处理过程影响因素的探讨,发现pH对处理过程有重要影响,pH≦2时,主要以氧化作用为主,pH增大,吸附作用逐渐增强并取代氧化作用而占主导地位;温度升高有利于氧化作用的进行,不利于吸附的进行。KMnO4/CTAB-bent连续使用四次其稳定性大幅下降。
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