改性膨潤土在廢水污染物處理和回收利用中的應(yīng)用研究.pdf

1、本論文以處理和回收利用廢水污染物為目標(biāo)，通過新工藝合成了三種不同類型的改性膨潤土（聚合改性膨潤土、膨潤土表面離子印跡聚合物、接枝改性膨潤土），可作為處理劑應(yīng)用于廢水處理流程的不同工段，為一類兼具凈化水質(zhì)和污染物回收利用雙重功能的新型膨潤土吸附劑的研發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路和材料基礎(chǔ)。研究了有機(jī)/無機(jī)配比和處理溫度等參數(shù)與改性膨潤土結(jié)構(gòu)和重金屬離子吸附性能間的關(guān)聯(lián)調(diào)控規(guī)律，揭示了改性膨潤土對目標(biāo)金屬離子的選擇性吸附規(guī)律，將改性膨潤土應(yīng)用于處

2、理造紙污泥和將處理后污泥用于造紙生產(chǎn)過程的基本工藝，為改性膨潤土的實(shí)用化提供了新的技術(shù)途徑和理論積累。
　　本論文主要取得以下創(chuàng)新性成果:
　　(1)以有機(jī)單體丙烯酰胺與鈉化膨潤土進(jìn)行原位聚合，再經(jīng)過（微波）加熱，部分有機(jī)聚合物被去除或碳化，提高改性膨潤土的層間距和比表面積制備了聚合改性膨潤土。應(yīng)用聚合改性膨潤土吸附處理重金屬廢水，吸附能力明顯提高，有機(jī)/無機(jī)復(fù)合及加熱處理溫度是影響改性膨潤土吸附性能的關(guān)鍵因素。研究了聚合改

3、性膨潤土處理混合金屬離子的過程，考察了吸附競爭機(jī)理，吸附過程符合Langmuir等溫模型或者拓展Langmuir等溫模型，并符合準(zhǔn)二級動力學(xué)公式。
　　(2)以膨潤土為中心，重金屬離子作為“模板”離子，合成了表面離子印跡聚合物。離子印跡聚合物形成了對“模板”離子具有識別功能的空位點(diǎn)，對目標(biāo)金屬離子的選擇性很高。這些空位點(diǎn)分布在聚合物的表面，與金屬離子的接觸性能好，吸附性能明顯提高(0.22＜RL＜0.59)，吸附過程符合準(zhǔn)二級動力

4、學(xué)方程，吸附反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。同時(shí)，吸附過程是吸熱過程，隨著溫度升高，△Go降低。由于離子印跡聚合物可以多次重復(fù)使用以及對目標(biāo)離子的高度選擇性吸附，故可廣泛應(yīng)用于富集廢水中的重金屬離子，并實(shí)現(xiàn)回收利用。
　　(3)制備了AM接枝改性膨潤土和CTAC改性膨潤土，并將其應(yīng)用于處理造紙污泥，研究了處理后的造紙污泥回用于造紙生產(chǎn)的基本工藝。研究表明，AM接枝改性膨潤土處理造紙污泥回用于造紙生產(chǎn)具有比CTAC改性膨潤土更好的性能，前者制備的

5、紙張紙張的物理指標(biāo)(勻度3.85g·m-2，抗張強(qiáng)度30.75N·m·g-1，環(huán)壓強(qiáng)度8.31N·m·g-1以及耐破強(qiáng)度1.54KPa·m2·g-1)與未回用污泥的紙張相近。研究了聚合物分子量、污泥回用量對回收利用造紙工藝的影響，通過調(diào)控接枝PAM分子量、改性膨潤土添加量、污泥添加量等，可有效控制優(yōu)化添加回用污泥紙張的品質(zhì)。結(jié)果表明，最優(yōu)的PAM分子量是400000萬，AM接枝改性膨潤土的最優(yōu)使用量是0.20wt％，污泥最大回用量是3.