高岭土在水污染物吸附方面的研究进展

【目的】为了探索高岭土、无机或有机改性高岭土、复合改性高岭土的特点,对它们在水污染物吸附方面的作用进行综述,分析改性与否对其功能的影响。【研究现状】总结高岭土、无机和有机改性高岭土、复合材料对水中重金属离子污染物、有机污染物及其他部分无机污染物的吸附性能。【展望】提出高岭土本身的吸附效果和作用不强,经有机、无机改性活化后或复合改性后能够提高高岭土对水污染物的吸附性能。认为今后的研究重点应在有效提高高岭土对水污染物吸附性能方面,同时应探索低能耗、低成本、工艺简单、环境友好的高岭土改性方案。

MPTS改性高岭土吸附剂的制备及其吸附性能研究

为了处理含电镀络合铜废水,以3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为改性剂,对高岭土进行改性,制备了改性高岭土吸附剂,并研究了其对柠檬酸络合铜(E330-Cu)的吸附效果。适宜的高岭土改性条件为:MPTS相对高岭土用量为0.04 mL/g、改性温度50℃、改性时间6 h。改性高岭土吸附剂对E330-Cu适宜的吸附条件为:E330-Cu初始浓度5 mg/L、吸附剂相对用量15 g/L、pH值4.5、吸附时间35 min、吸附温度35℃,此时吸附率达到92.50%。吸附过程满足Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。吸附剂至少可使用3次,处理后废水可达到国家一级排放标准。研究结果可为含电镀络合铜废水的处理提供有力支撑。

高岭土的改性及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

采用煅烧、酸浸的方法对高岭土进行改性,通过对SEM、XRD、FT-IR、EDS、孔结构表征及高岭土对Cr(Ⅵ)的去除能力研究,确定高岭土的改性条件,考察改性高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附特性.结果表明:①高岭土的改性适宜条件为煅烧温度800℃、煅烧时间3 h、c(HCl)为4 mol/L;煅烧使高岭土的结构发生变化,活性增强;酸改使高岭土孔隙通畅,吸附性能增强.②改性高岭土吸附Cr(Ⅵ)的优化条件为粒度0.15 mm、用量10 g/L、吸附温度30℃、吸附时间15 min,该条件下ρ〔Cr(Ⅵ)〕为100 mg/L时废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达91.4%.③高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,相比于Freundlich方程,其吸附等温式更符合Langmuir方程.

改性高岭土对废水中磷的吸附性能及机理研究

采用盐酸和煅烧2种方法对苏州高岭土进行了改性,分析其对模拟含磷废水中磷的吸附效果,并初步探讨了其作用机制,继而进行了等温吸附和吸附动力学试验研究。结果显示,酸、热改性均不同程度地提高了高岭土对模拟废水中磷的吸附净化能力,尤以9%酸改性和500℃煅烧效果最为明显。在处理25 ml浓度为20 mg/L的模拟含磷废水中,高岭土投加量为2%(重量比)时,经9%酸改性高岭土对磷去除率达81.8%,较天然高岭土提高了44.6%。在处理50 ml浓度为20 mg/L的模拟含磷废水时,经500℃煅烧改性高岭土对磷的去除率高达99.5%,残留溶液中磷浓度仅为0.10 mg/L,达到我国相应排放标准。酸改性可通过改变高岭土的吸附活性点位来提高其对磷的吸附净化性能,而煅烧通过活化高岭石中的铝而提高其对磷的吸附净化性能。天然、9%酸改性及500℃煅烧高岭土磷吸附等温线均符合Freundilch和Langmuir方程,皆达极显著水平(P<0.01)。天然、9%酸改性及500℃煅烧高岭土对磷的动力学吸附特征一致,皆与准二级方程拟合最佳,达极显著水平(P<0.01)。500℃煅烧高岭土对磷的饱和吸附量最大,在净化含磷废水中具有良好的应用前景。

改性高岭土处理劣化汽轮机油的研究

采用加碱研磨煅烧,以硅酸钠调整硅铝比改性高岭土,通过改性高岭土处理劣化汽轮机油的效果,确定高岭土的最佳改性条件。利用FTIR,XRD,XRF,SEM,BET等方法对材料的结构进行表征。实验结果表明,适当增大硅铝比可提高处理劣化油效果;当硅酸钠的加入量为100 mL(8 g高岭土,2 g氢氧化钙)时,改性后高岭土n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)=2,对劣化油吸附处理能力最好;改性高岭土吸附剂用量为5%(w)时,吸附效果最佳。表征结果显示,改性后的高岭土晶体结构转变成了具有高反应活性的无序非晶质相,比表面积、孔体积和孔径均增加,使得吸附处理劣化油的效果增强。

黄原酸基高岭土的制备

研究黄原酸基高岭土合成的基本原理及其对重金属离子和染料等有机物分子的络合和亲和吸附的机理,采用湿法工艺对高岭土进行改性,制备了黄原酸基高岭土(XK),通过FT-IF、SEM分析对其进行表征,结果表明XK已成功合成。

改性高岭土对工业氯化钙中Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附去除研究

采用煅烧结合氢氧化钠处理的方式对高岭土进行改性,在通过FT-IR、XRD、XRF等表征手段分析高岭土改性前后理化性质变化基础上,对改性高岭土吸附去除氯化钙溶液中Cu^(2+)和Pb^(2+)进行研究。讨论了吸附时间、氯化钙溶液pH和吸附剂用量对高岭土和改性高岭土吸附去除氯化钙溶液中Cu^(2+)和Pb^(2+)的影响,研究了改性高岭土在氯化钙溶液中吸附去除Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附动力学和等温吸附过程行为。研究发现,改性使高岭土发生非晶化转变,负电性、比表面积和孔容增大;在吸附时间40~120 min区间内,改性高岭土对氯化钙溶液中Cu^(2+)和Pb^(2+)的平均吸附容量比高岭土高了3.57和3.17 mg/g,且吸附容量随吸附时间增加而提高并渐趋平衡;对氯化钙溶液中Cu^(2+)的吸附容量随溶液pH增大先提高后降低,对Pb^(2+)的吸附容量随溶液pH增大逐渐增大;随着吸附剂用量增加,氯化钙溶液中Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附容量逐渐降低;改性高岭土对Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。

氨基嫁接复合高岭土对含铜废水吸附性能研究

针对有色金属冶炼产生的含铜废水,以天然高岭土为主原材料经500℃煅烧后,与天然沸石复合,通过正交试验确定煅烧质量比为2∶1的高岭土与天然沸石,利用N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂(KH792)对复合样品进行改性,得到改性复合高岭土吸附剂,采用XRD,SEM,BET,FT-IR,Zeta电位进行改性前后表征,发现KH792中的氨基官能团成功嫁接到复合高岭土表面,经过改性后的复合高岭土的比表面积由9.522 m^(2)/g增加到13.517 m^(2)/g,孔径由10.022 nm扩大到15.143 nm。利用改性复合高岭土对Cu^(2+)进行吸附性能及其影响因素的研究,通过研究确定,试验水样Cu^(2+)质量浓度为60 mg/L,在25℃、pH为5.45的条件下,改性复合高岭土投加量为3.3 g/L,吸附120 min,去除率最高可达99.96%。吸附过程遵守准二级动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型对应。此改性满足含铜废水的排放标准,为吸附材料提供了一种便捷、经济、安全的选择。

复配修饰黏土对四环素的吸附及其应用探究

分别采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十二烷基磺酸钠(SDS)对十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰高岭土(K)进行复配修饰,以批处理法探究其对紫色土(PS)吸附四环素(TC)的影响。结果表明:TC吸附是自发、吸热和熵增的反应,各供试材料对TC的吸附均符合Langmuir模型,且相同条件下60%复配修饰效果更佳。各供试材料对TC的吸附量均随着温度和pH值的升高而增加(除PS/K_(60%BS+60%SD)外)。当温度为20℃,pH值为5,离子浓度为0.1 mol/L时,吸附量达到最大值5.64 mmol/kg~42.7 mmol/kg。

酸改性高岭土对含Cd^(2+)和Pb^(2+)废水的吸附研究

采用酸改性高岭土进行SEM和FTIR表征,考察其对含Cd^(2+)、Pb^(2+)废水的吸附特性及机理。结果表明:与原矿高岭土对比发现,酸改性高岭土片层状结构变薄变小,表面基团组成发生明显的变化;对于20 m L初始浓度为40 mg·L^(-1)的Cd^(2+)、Pb^(2+)溶液,当p H为5.8,酸改性高岭土投加量50 g·L^(-1)时,吸附效果最好;利用Freundlich和Langmuir方程对吸附等温线进行拟合,Langmuir方程拟合效果更优,表明其吸附过程为单分子层吸附;吸附机理服从准二级动力学方程,其计算吸附量与实验测量值仅偏差2.87%。

磁性壳聚糖改性对高岭土吸附蔗糖溶液中咖啡酸性能的影响

目的:研究磁性壳聚糖改性高岭土对模拟蔗汁中咖啡酸的吸附特性。方法:通过共沉淀法将壳聚糖、纳米四氧化三铁与高岭土结合制备成磁性壳聚糖改性高岭土,通过FT-IR、VSM和SEM表征高岭土改性前后表面结构和基团变化,采用吸附试验研究磁性壳聚糖改性高岭土对咖啡酸的吸附特性。结果:改性后壳聚糖和纳米Fe 3 O 4成功地负载到了高岭土上并提升了其对咖啡酸的吸附性能,磁性壳聚糖改性高岭土的等电点为4.54,酸性条件有利于咖啡酸的去除,并在240 min时达到吸附平衡。磁性壳聚糖改性高岭土对咖啡酸的吸附过程更符合准二级动力学和Langmuir等温线吸附模型,其吸附过程主要为化学吸附和单分子层吸附,热力学研究表明吸附过程为自发吸热过程。结论:磁性壳聚糖改性高岭土对蔗汁中咖啡酸具有较强吸附性能,可作为糖用澄清剂用于蔗汁中咖啡酸的吸附处理。

改性高岭土的制备及对废水中铅离子的吸附性能研究

采用碱法对乌兰察布市高岭土进行改性研究,通过控制碱液加入比例制备碱改性高岭土并应用差分脉冲阳极溶出伏安法测定其对铅离子的吸附性能,应用XRD、SEM、FT-IR等测试分析方法对碱改性高岭土进行表征,实验结果表明碱改性后的高岭土对铅离子的吸附性能均高于原矿高岭土,当碱液比为nSi︰nAl︰nNaOH=1︰1︰3时制得的改性高岭土对铅离子吸附性能最佳,吸附剂加入量为20 g/L时,吸附量达到4.9 mg/g。废液中铅离子浓度由100 mg/L降低至0.234 mg/L,吸附率为99.8%。

季铵盐表面活性剂改性对高岭土纳米管吸附脱硫性能的影响

以煤系高岭土为原料,通过插层反应,成功制备了高岭土纳米管,管的内径为8~25 nm,长度为0.1~0.5μm,长径大,均一性好。选用3种季铵盐表面活性剂:十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对高岭土纳米管进行改性,考察了不同种类、不同浓度的表面活性剂分子对高岭土纳米管结构和吸附脱硫性能的影响。结果表明,经过表面活性剂改性后高岭土纳米管的吸附脱硫能力有所增强,尤其以0.5 mol/L CTAC甲醇溶液改性后,高岭土纳米管的脱硫率有明显增加,从原来40.5%增加到60.3%。