黏土及其改性物質(zhì)的應(yīng)用

時(shí)間：2023-03-24 15:22:33來源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

黏土及其改性物質(zhì)的應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[應(yīng)用]黏土及其改性物質(zhì)主要應(yīng)用于染料廢水、重金屬?gòu)U水、垃圾滲濾液、苯酚廢水等的處理。

天然黏土礦物材料具有較大的比表面積和離子交換容量，吸附性能良好，對(duì)廢水中陽(yáng)離子尤其是重金屬離子的吸附處理有著特殊的功效。黏土礦物對(duì)重金屬離子具有超強(qiáng)的吸附能力，歸因于其本身的3個(gè)特性，即表面荷電性、結(jié)構(gòu)通道和高的比表面積。黏土礦物的吸附作用包括選擇性吸附和非選擇性吸附。非選擇性吸附屬于靜電作用，受黏土礦物所帶的永久電荷量控制；選擇性吸附屬于化學(xué)吸附，受可變電荷表面的電量控制。由于黏土礦物(如坡縷石、海泡石等)中的結(jié)構(gòu)通道和高的比表面積(如蛭石為700m2/g等)，因而具有高效吸附性。

蛭石對(duì)重金屬離子的吸附實(shí)驗(yàn)表明，pH<4.0的酸性環(huán)境不利于吸附，pH>4.0的弱酸性至堿性條件下吸附效果好，對(duì)金屬離子Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附順序?yàn)镻b2+>Cu2+>Cd2+，用于處理電鍍廠的含銅廢水，Cu2+去除率在90%以上。累托石處理含Cr6+電鍍廢水的最佳條件為：累托石用量2g/L，攪拌吸附時(shí)間30min，在此條件下，其吸附效率可達(dá)99.89%，處理水的Cr6+濃度由294.8mg/L降低到0.3mg/L，低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)。高嶺石吸附Cu2+的吸附量隨pH升高而增加，在pH2.5～4范圍內(nèi)，吸附量的增加非常緩慢，而在pH4～5.5范圍內(nèi)，吸附量迅速升高。膨潤(rùn)土、海泡石、凹凸棒石對(duì)Cd2+的吸附量的大小順序:凹凸棒石>鈉基膨潤(rùn)土>海泡石，隨pH值的增大，黏土礦物對(duì)Cd2+的吸附量總體上在增大。何宏平進(jìn)行了蒙脫石、伊利石、高嶺石對(duì)Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr3+五種重金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)研究，蒙脫石對(duì)Cr3+、Cu2+有很好的選擇性，高嶺石和伊利石對(duì)Cr3+、Pb2+有較好的親和力。此外黏土礦物對(duì)重金屬離子的吸附選擇性受礦物的層電荷分布、重金屬離子的水化熱、電價(jià)、離子半徑、有效離子半徑等因素控制。

黏土對(duì)鈾有較好的吸附作用。在廢水pH值為5.0、廢水中鈾初始質(zhì)量濃度為20mg/L、黏土加入量為5g/L的條件下，振蕩吸附1h后的吸附率達(dá)75.4%。廢水中鈾初始質(zhì)量濃度與鈾的吸附率成反比，與鈾的吸附量成正比。黏土粒徑越小，對(duì)鈾的吸附量越大，粒徑為0.20mm時(shí)的吸附量最高(3.24mg/g)。黏土對(duì)鈾的吸附符合Freundlich和Langmuir吸附等溫式，飽和吸附量達(dá)18.25mg/g;黏土對(duì)鈾的吸附過程用Ho準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程描述更合適。

吳平霄等研究了農(nóng)藥在蒙脫石層間的吸附類型，認(rèn)為有以下幾種。

①分子吸附模式氨基三唑以分子的形式吸附于蒙脫石層間域中，它與極化分子不同，不能置換層間陽(yáng)離子、水滑層中的水分子，從而導(dǎo)致了層間距的增大，這種中性分子也是容易被淋洗出層間域的。

②氫鍵吸附模式由于發(fā)現(xiàn)A1-蒙脫石吸附阿特拉津(Atrazine)的量比Ca蒙脫石高很多，認(rèn)為Atrazine環(huán)上高電負(fù)性N與可交換水合陽(yáng)離子的質(zhì)子之間的氫鍵作用是蒙脫石吸附Atrazine的原因。

③不可逆交換吸附模式有機(jī)農(nóng)藥直接從蒙脫石層間提取可交換陽(yáng)離子，并與這些提取的陽(yáng)離子絡(luò)合形成不溶性的化合物沉淀在蒙脫石外表面。

④質(zhì)子吸附模式有機(jī)農(nóng)藥吸附到蒙脫石層間時(shí)是否發(fā)生質(zhì)子化過程取決于層間陽(yáng)離子有沒有能力從有機(jī)農(nóng)藥分子上捕獲到電子，Al-蒙脫石和Fe-蒙脫石既可發(fā)生質(zhì)子化過程，也可不發(fā)生，而Ca-蒙脫石、Na-蒙脫石、K-蒙脫石一般不發(fā)生質(zhì)子化過程。

⑤吸附分解模式Al3+和Fe2+極化水的較強(qiáng)酸性，使有機(jī)農(nóng)藥結(jié)構(gòu)中某些基團(tuán)(如含烯烴基，醇基，羥基，酯基等)的親電性、鍵的強(qiáng)度發(fā)生變化，從而使吸附的有機(jī)分子發(fā)生分解。

孫家壽等在含氰電鍍廢水中加入FS01試劑后用累托石吸附CN-的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)條件下，CN-可由27.2mg/L降為0.014mg/L，Cr8+由28.56mg/L降為0.16mg/L，其吸附能力與活性炭吸附能力相當(dāng)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)表明，處理后的廢液不僅含Cr6+濃度低，而且顏色幾乎透明。

用經(jīng)聚丙烯腈接枝后皂化的凹凸棒黏土吸附Pb2+，結(jié)果見表4-9。

表4-9 經(jīng)聚丙烯腈接枝后皂化的凹凸棒黏土吸附Pb2+效果

由表4-9可知，接枝后的凹土對(duì)Pb2+的去除率和吸附量都有明顯的提高，這可能是由于皂化后的羧基和酰氨基與Pb2+發(fā)生了強(qiáng)的鰲合作用。吸附實(shí)驗(yàn)中測(cè)量pH值大約為8.0，在此pH值范圍內(nèi)羧基部分水解形成COO-有利于對(duì)金屬離子的螯合。同時(shí)酰胺中的氮也具有強(qiáng)的與金屬離子配位的能力，可形成一元或二元配合物。由接枝產(chǎn)物這種獨(dú)特的分子組成，可推斷其對(duì)其他的重金屬離子同樣有良好的吸附作用。接枝的高分子長(zhǎng)鏈具有的吸附架橋作用，使其絮凝能力也有所提高，這可通過在離心分離的過程中接枝后的凹土所需的離心力(3000r/min)明顯小于未改性的凹土(5000r/min)來證實(shí)。

采用熱活化結(jié)合微波有機(jī)改性凹凸棒石黏土(凹土)，其對(duì)苯酚吸附的最佳工藝條件為：在100mL 0.01mol/L的苯酚溶液中加入2g改性凹土，用SHZ-82A型恒溫振蕩搖床進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，在溫度為25℃、振蕩時(shí)間為25min、轉(zhuǎn)速為120r/min、pH=2的條件下進(jìn)行反應(yīng)，苯酚去除率為可達(dá)99.76%。

上一篇：黏士的物化性質(zhì)和制備方法

下一篇：硅藻土的物化性質(zhì)和制備方法（一）