改性埃洛石納米管對染料的吸附性能研究.pdf

1、來源于紡織、印染等行業(yè)的染料廢水中含有大量有機物和鹽分,一直是廢水處理中的難題。目前普遍采用高效、經(jīng)濟的吸附法作為處理染料廢水的主要方法,由于天然礦物材料如高嶺土、蒙脫土等儲量豐富,價格低廉,且具有一定的離子交換能力,因此被廣泛應用于染料廢水的處理。
　　 埃洛石是一種粘土質(zhì)的礦物材料,呈天然的納米管狀結(jié)構(gòu),隨著納米材料的研究深入,人們對埃洛石納米管研究給予了廣泛關(guān)注,而在處理染料廢水領(lǐng)域還缺乏系統(tǒng)的研究:同時由于埃洛石粉體顆粒

2、細小,從溶液中分離非常困難,且分離耗時、耗能,也限制了其在水處理領(lǐng)域的實際應用。因此,本文以埃洛石為原料,對其表面進行了改性,選擇兩種典型的陽、陰離子染料結(jié)晶紫和甲基橙作為吸附質(zhì),系統(tǒng)的考察了埃洛石對陽離子、陰離子染料廢水的吸附性能；并利用化學沉淀法制備了Fe3O4-埃洛石磁性納米復合材料,實現(xiàn)在磁場作用下從溶液中快速分離。具體研究內(nèi)容如下:
　　 ①系統(tǒng)研究天然埃洛石納米管對陽離子染料廢水的吸附性能:利用TEM和比表面孔徑分析

3、技術(shù)對埃洛石納米管(HNTs)的形貌結(jié)構(gòu)特征進行表征,結(jié)果顯示HNTs管道通暢,比表面積較大。研究了HNTs對結(jié)晶紫廢水的吸附性能,考察了結(jié)晶紫初始濃度、吸附時間、溶液溫度、pH值、離子強度等因素對吸附過程的影響,實驗結(jié)果表明:HNTs吸附速率較快,吸附過程基本不受pH值以及溶液溫度變化影響,且符合準二級動力學模型,同時符合Langmuir模型和Freundlich模型。在298K時,HNTs對結(jié)晶紫單分子層最大吸附量為105.26mg

4、／g,HNTs可經(jīng)過簡單的煅燒達到再生效果,實現(xiàn)重復使用,因此HNTs可作為高效的陽離子染料吸附劑。
　　 ②系統(tǒng)研究了改性埃洛石納米管對陰離子染料廢水的吸附性能:利用十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)對HNTs進行表面改性,制備改性納米管(HDTMA-HNTs)。采用TEM、FTIR、TG和比表面孔徑分析等技術(shù)對改性前后HNTs的結(jié)構(gòu)、形貌進行表征分析,結(jié)果顯示季銨鹽陽離子已成功接枝于HNTs表面,改性材料表面呈現(xiàn)正電性,可用

5、于陰離子的吸附?？疾霩DTMA-HNTs對甲基橙染料廢水的吸附效果,結(jié)果表明:與HNTs相比,HDTMA-HNTs對甲基橙的去除效果明顯增強,吸附速率很快,吸附過程基本不受pH值以及溶液溫度變化影響,且符合準二級動力學模型和Langmuir模型。在298K時,HDTMA-HNTs對甲基橙的單分子層最大吸附量為94.34mg／g,吸附劑可以再生重復使用,因此HDTMA-HNTs可作為陰離子染料的吸附劑。
　　 ③利用快速沉淀法制備

6、Fe3O4-HNTs磁性納米復合材料,采用TEM、XRD、振動樣品磁強計(VSM)和比表面孔徑分析等技術(shù)對Fe3O4-HNTs的形貌、結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行表征分析,結(jié)果顯示Fe3O4-HNTs具有良好的順磁性,可在外部磁場作用下與水體快速分離?？疾霧e3O4-HNTs對結(jié)晶紫染料廢水的吸附效果,結(jié)果表明Fe3O4-HNTs對結(jié)晶紫的吸附速率較快,吸附過程基本不受pH值、金屬離子濃度以及溶液溫度的變化影響。Fe3O4-HNTs對結(jié)晶紫的吸附過程符