氨基改性海泡石的制备及其对Ni2%2B的吸附性能研究

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1、分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111507055广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）氨基改性海泡石的制备及其对Ni2+的吸附性能研究指导教师姓名、职称：戴文灿副教授学科（专业）或领域名称：环境工程学生所属学院：环境科学与工程学院论文答辩日期：2018年5月30日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（MasterofEngineering）Preparationofam

2、inomodifiedsepioliteanditsadsorption2+propertiesforNiCandidate：XiaoHongtaoSupervisor：Asso.Prof.DaiWencanMay，2018SchoolofEnvironmentalScienceandEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P.R.China，510006摘要摘要镍是应用广泛且价格昂贵的重金属元素之一，具有不可生物降

3、解、易被生物富集等特点。近年来，随工业的迅速发展，被大量应用于电镀、电子和合金等领域。含镍废水若处理不当，不仅造成镍金属资源的浪费，同时会对生态环境和人体健康产生危害。现行的含镍废水处理技术虽能有效去除重金属，但普遍存在运行成本高的缺陷。因此，寻找一种简便、经济的重金属废水处理技术具有较高的市场应用价值。黏土矿物海泡石作为一种来源丰富、经济高效的天然吸附材料，具有一定阳离子交换能力和较大比表面积，已被广泛应用于染料、重金属、氮磷等污染物的去除研究。但是，天然海泡石的通道小，杂质多，使其吸附能力有限。

4、若能通过有机改性的方式能将海泡石中引入具有与重金属配位能力的基团，不仅能有效地解决含镍废水污染问题，而且能拓宽海泡石的应用领域。本文在综述含镍废水的治理现状和海泡石的性质、改性方法及其在废水中应用的基础上，主要做了以下研究：1.利用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对天然海泡石（SEP）其进行改性，制备了氨基功能化海泡石材料（APTES-SEP）。通过单因素实验初步探究了改性剂添加量、改性温度、改性时间对其吸附性能的影响，并采用响应曲面法进一步优化了制备条件。实验结果表明，改性海泡石的最佳制备条件

5、为：APTES添加量为2.57CEC（阳离子交换量），反应温度为72.87℃，反应时间为21.41h。2.利用了X射线衍射、红外光谱、扫描电镜与比表面与孔径结构等表征手段对改性前后的海泡石进行了表征分析，结果表明：改性后的海泡石的层间距d110略有增大，同时引入了更多羟基，并出现了新的-NH2基团，表明了APTES负载成功，氨基的负载量为0.241mmol/g；此外，改性后海泡石的孔道更通畅，吸附位点增多，比表面积虽略有降低（由原来的43m2·g-1降至39m2·g-1），但平均孔径（平均孔径由原来

6、2.020nm增至2.038nm），这些表征结果说明APTES改性提高了海泡石的吸附性能。3.对比APTES-SEP与SEP在处理Ni2+初始浓度为40mg·L-1的废水实验中，在吸附剂投加量为8g·L-1，初始pH=6，吸附时间为6h，T=30℃±1的条件下，Ni2+的去除率由50.05%提高至99.55%，最大吸附量由6.06mg·g-1上升至15.27mg·g-1，吸附能力有了较大提升。I广东工业大学硕士学位论文4.Langmuir模型能较好地拟合两种材料对Ni2+的吸附过程，表明SEP和AP

7、TES-SEP对Ni2+的吸附为单分子层吸附。准二级动力学方程能较好地描述SEP和APTES-SEP对Ni2+的吸附过程，化学吸附过程是整个吸附反应的限速步骤。吸附反应的吉布斯自由能小于零，表明Ni2+在两种材料上的吸附过程是自发进行的，且APTES-SEP的自发程度大于SEP，说明改性促进了海泡石对Ni2+的吸附。5.通过对改性海泡石吸附Ni2+前后进行XPS分析，表明APTES-SEP对Ni2+的吸附，除了孔道吸附、离子交换和表面羟基络合外，-NH2的配位吸附起了主导作用。关键词：APTES；有

8、机改性；海泡石；含镍废水；响应曲面法IIABSTRACTABSTRACTNickelisoneofthemostwidelyusedandexpensiveheavymetalelementsandhasthecharacteristicsofnon-biodegradabilityandeasybio-enrichment.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofindustry,ithasbeenwidelyusedinele