铁铝柱撑膨润土组成特征及其磷吸附性能研究

利用天然膨润土合成了铁柱撑膨润土(Fe1-Mt、Fe10-M)t、羟基铁膨润土(FeOx-M)t、羟基铝膨润土(AlOx-M)t和羟基铝铁膨润土复合体(AlFe-M)t,对其化学组成和矿物组成等特征进行分析,比较了5种不同铁铝柱撑膨润土对磷污染水体的吸附净化性能,并通过等温吸附试验探讨了柱撑膨润土对磷的吸附机制。结果发现,不同铁铝柱撑均可以增加天然膨润土的层间距,其中以羟基铝铁膨润土复合体的层间距增加最明显,与原土相比增加约为2倍。5种不同铁铝柱撑均能显著增强膨润土对磷污染水体的吸附净化能力,其中以FeOx-Mt的理论磷吸附容量最大,为12.03mg.g-1,其次为Fe10-Mt、AlFe-Mt和AlOx-Mt,吸附等温曲线同时符合Freundlich方程和Langmuir方程,均达显著水平。结果表明,除膨润土层间距外,不同铁铝柱撑膨润土的磷吸附能力主要与铁铝氧化物的含量及铁的存在形态相关。

铁铝柱撑酸化蒙脱土催化剂的表征及催化性能

为改善柱撑蒙脱土的催化活性,对蒙脱土进行酸预处理,并采用离子交换法制备铁铝柱撑酸化蒙脱土(Fe-Al-酸化土)催化剂,通过XRD、BET、ICP和FI-IR对其进行表征。结果表明,蒙脱土经酸化预处理制备Fe-Al酸化土催化剂比表面积为157.3 m^2·g^(-1),层间距d001为1.787 nm,铁铝柱撑剂进入酸化蒙脱土层间域形成均一稳定的Si—O—Fe结构,在2 930 cm-1处出现尖锐的吸收峰,在协同过氧化氢降解废水实验中表现出较高的活性和稳定性。

羟基铁铝柱撑膨润土异相Fenton光催化降解偶氮胭脂红B的研究

采用离子交换的方法制备羟基铁铝柱撑膨润土光催化材料,并通过X射线衍射分析(XRD)和紫外-可见漫反射吸收图谱对其进行表征,同时以羟基铁铝柱撑膨润土为异相光助Fenton催化剂,在不同实验条件下,探讨了催化剂对偶氮胭脂红B的光催化降解性能。实验结果表明,羟基铁铝柱撑膨润土具有高的光催化活性。偶氮胭脂红B的光助Fenton脱色过程服从伪一级动力学模型,与染料脱色相比,偶氮胭脂红B溶液的总有机碳(TOC)去除速率相对较为缓慢。在偶氮胭脂红B初始质量浓度为100mg/L、双氧水浓度为12mmol/L、pH等于4时,反应达到平衡后偶氮胭脂红B的脱色率达到98.21%,TOC去除率达到98.12%。实验结果结合偶氮胭脂红B光催化过程的紫外-可见扫描图谱探讨了偶氮胭脂红B的矿化历程。

铝铁柱撑黏土活化单过硫酸盐降解邻苯二甲酸二乙酯的研究

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是地表水和土壤环境中一种常见的有机污染物,研究DEP的去除方法对于人体健康和环境安全具有十分重要的意义。蒙脱土是一种廉价易得的黏土矿物,通过将铝铁聚合阳离子引入蒙脱土的层间域可得到比表面积大和催化活性高的环境友好型催化材料——铝铁柱撑黏土(Al/Fe-PILCs)。利用X射线衍射(XRD)、BET比表面积、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等手段对材料的理化性质进行表征,并研究了其活化单过硫酸盐(PMS)对DEP的去除效果。结果表明:在Al/Fe-PILCs活化PMS体系中,反应24 h后DEP的降解率约为92%,且反应后的溶液中未检测到溶解性Fe离子。体系中产生的强氧化性·OH是DEP降解的主要原因。同时,环境中常见的阴离子(Cl–、NO–3和CO2–3)不能完全抑制DEP降解。因此,在实际水体和土壤环境中Al/Fe-PILCs作为活化PMS的催化材料,具有一定的应用潜力。

含铁柱撑膨润土光催化降解Orange Ⅱ

制备了两种含铁柱撑膨润土(FeAlBent和FeBent),用XRD、BET、TEM对它们进行了性能表征。以偶氮染料OrangeⅡ为目标降解物,考察了它们作为复相Fenton催化剂的光催化性能,以及溶液的pH、H2O2浓度、催化剂用量对OrangeⅡ降解的影响,并与相应的均相Fenton反应进行了比较。结果表明FeAlBent和FeBent具有很高的比表面积(分别为194.2和114.6m2/g),用FeAlBent或FeBent作光催化剂的复相光助Fenton反应的催化性能明显优于相应的均相光助Fenton反应。此外复合铁铝柱撑膨润土(FeAlBent)比单一的铁柱撑膨润土(FeBent)在反应过程中具有更低的铁离子溶出量,它们还具有分离简单、重复使用性好等特点。

羟基金属柱撑膨润土吸附氟的性能研究

将膨润土进行改性制得4种羟基金属柱撑膨润土,用XRD考察了层间结构,并将它们应用于含氟废水的吸附处理中,研究了各种吸附剂的吸附速率、介质的pH、吸附剂用量、饱和吸附曲线和吸附剂的重复使用性。结果表明,改性得到的羟基金属柱撑膨润土的层间距都明显变大,在实验条件下对氟离子的吸附性能为羟基铁铝复合柱撑膨润土>羟基铁柱撑膨润土>羟基铝柱撑膨润土。该类吸附剂对氟离子还具有较好的重复使用性。

羟基Fe、Al柱撑蒙脱石对庆大霉素的吸附行为

以蒙脱石(Mont)为原料,在不同OH/Fe物质的量比(x)和Fe/Al物质的量比(y)柱撑条件下制备出系列羟基铁(x OH/Fe-Mont)、羟基铝(OH/Al-Mont)和羟基铁铝(y Fe/Al-Mont)柱撑蒙脱石,采用XRD和FT-IR对柱撑蒙脱石进行表征,并研究了柱撑改性对蒙脱石对庆大霉素(Gen)吸附行为的影响.结果表明:柱撑蒙脱石对Gen吸附量显著提高,且Mont(42.83mg/g)<<OH/Al-Mont(63.50mg/g)<1.5OH/FeMont(70.50mg/g)<<0.025Fe/Al-Mont(87.20mg/g),吸附Gen最佳p H值为9.等温吸附适于采用Freundlich方程拟合,吸附动力学符合伪二级动力学方程,吸附3h可超过平衡吸附量的80%.XRD分析表明,羟基铁和羟基铝主导柱撑(y≤0.5)蒙脱石层间距扩增是吸附量增加的主要原因,而y Fe/Al-Mont中y≥1.0时,层间距并不是吸附量变化的的主导机制;FT-IR分析表明阳离子交换是Gen和铝离子进入蒙脱石的主导机制.

柱撑蒙脱石对水中砷(Ⅴ)的吸附研究

采用羟基聚合Al-Fe为柱化剂对蒙脱石进行改性,将制得的柱撑蒙脱石作为吸附剂,研究了其对水溶液中砷的去除效果及其影响因素。结果表明:对蒙脱石柱撑改性后能显著提高其吸附性能。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程所描述的规律。用Elovich方程和双常数方程可以较好地拟合柱撑蒙脱石对As(Ⅴ)的动力学吸附过程。

羟基金属柱撑膨润土吸附磷的性能研究

将膨润土改性,制得羟基铁柱撑膨润土(OH-Fe-PILC)、羟基铝柱撑膨润土(OH-Al-PILC)和羟基铁铝复合柱撑膨润土(OH-Fe-Al-PILC)。研究表明:柱撑膨润土的层间距比原土的明显变大,在实验条件下对磷的吸附能力为:OH-Fe-Al-PILC>OH-Fe-PILC>OH-Al-PILC;对10mg/L的含磷废液的去除率分别为97.8%、97.7%和93.4%;对50mg/L的含磷废液的去除率分别为92.0%、87.3%和65.5%。

超声波辅助Al-Fe柱撑蒙脱土催化降解茜素红

区别与传统意义的合成方法,本文采用超声波辅助无机聚合羟基阳离子插层法。在超声波辅助下把Fe3+和Al3+加入到碱性溶液中制备出Al-OH,Fe-OH,Al-Fe-OH聚合羟基阳离子,并制备出不同Al3+/(Al3++Fe3+)比值的柱撑蒙脱土。借助X射线粉末衍射(XRD)、对其结构性质进行了表征。实验在超声波辅助下通过改变柱撑蒙脱土用量、染料初始质量浓度、搅拌时间、来探究铁铝柱撑蒙脱土对茜素红印染污水的最佳吸附性条件。结果表明:插层时间和老化时间明显缩短;所得柱撑蒙脱土层间距增大,表面存在大量活性-OH基团,Al/Fe=1/2时对茜素红印纺污水的去除率达到99.71%。

Fe-Zn-Al-柱撑蒙脱石催化剂的制备及其降解酸性橙Ⅱ性能

以铁为活性组分,钙基蒙脱石为载体,分别采用传统法、超声和微波辅助法制备了Fe-Zn-Al-柱撑蒙脱石(Fe-Zn-Al-Mt)系列催化剂。表征了催化剂的结构和表面性能,研究了不同Fe/Zn摩尔比、焙烧温度以及制备方法对催化剂性能的影响;并将该催化剂用于催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)降解酸性橙II(OII)染料废水。结果表明:采用Fe/Zn摩尔比为3/7、焙烧温度为500℃、微波辅助制备的Fe-Zn-Al-Mt催化剂在蒙脱石表面形成更多的活性组分(Zn Fe2O_4纳米粒子),用于CWPO降解OII染料废水时效果最佳,其中色度和化学需氧量(COD)去除率可分别高达99.9%和79.7%,Fe离子溶出量仅为0.27 mg/L。此外,微波辅助制备的Fe-Zn-Al(3/7)-Mt催化剂重复使用5次,均能使废水褪色,COD去除率仅降低了3.1%,总Fe离子溶出仅为0.42 mg/L。表明Fe-Zn-Al-Mt催化剂用于降解OII染料废水时具有较高的催化活性和稳定性。