论文部分内容阅读
新疆冶炼行业每年产生几十万吨含有重金属离子的冶炼废水,其铜、镍离子浓度偏高,远超出国家污水排放标准。经科研工作者多年研究,发现膨润土物化性能优异,具体表现在离子交换性、表面活性高,吸水性强,比表面积大,可塑性、粘结性强等。基于这些独特的物理化学性能,膨润土对环境污染物具有较强的吸附能力,并且吸附后的膨润土可实现脱附而重复使用。因此,膨润土在冶炼废水、生活污水的治理中具有广阔的应用前景。本文以新疆哈密拉伊格来克膨润土为研究对象,对其原矿进行了矿物学上的分析和鉴定,进行了高速离心法提纯、化学法提纯、有机化插层等提纯改性,进行了红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)和热重-差热(TG-DTA)等测试和表征,并对膨润土吸附冶炼废水中铜、镍离子的性能进行了研究,最后,对其吸附Cu2+、 Ni2+的机理做了初步的探索。结果表明：拉伊格来克膨润土为比较典型的钠基膨润土,虽然其蒙脱石含量不高,但是其膨胀性能、胶质性能、阳离子交换容量等物理性能优异,因而具有可观的经济价值和实用价值。对于拉伊格来克膨润土进行化学法提纯和高速离心法提纯后,所得提纯膨润土中蒙脱石含量可分别达到92.7%和97%。当插层剂用量在70-90mmol/100g土,反应温度为60℃时插层效果最好,此时季铵盐交换率在90%以上。FTIR谱图显示有机基团已进入膨润土的晶层内；XRD特征峰位移表明膨润土经有机化反应后片层间距由1.23nm增加到3.84nm;通过对膨润土的热失重做简单计算发现膨润土原矿与1631(十六烷基三甲基氯化铵)插层剂的离子交换量为81.25mmol/100g土,与1831(十八烷基三甲基氯化铵)插层剂的离子交换量为94.05mmol/100g土。有机改性膨润土对Cu2+、Ni2+的去除率较提纯膨润土有较大提高,可达到78%左右,而有机复合膨润土对Cu2+、Ni2+的去除率最高可达95%以上,若吸附条件控制得当,经有机复合膨润土处理后的冶炼废水,其Cu2+、Ni2+的含量可达到国家排放标准。通过等温吸附模型和吸附动力学模型这两方面的研究发现改性膨润土对Cu2+、Ni2+的吸附是一个以单分子层吸附为主并伴有多分子层吸附的过程。