改性伊利石的制备及其对pb2+的吸附特性研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212222576密级硕士学位论文2+改性伊利石的制备及其对Pb的吸附特性研究作者姓名：殷世强导师姓名：郭一飞教授学科门类：工学专业名称：环境工程培养院系：水利与环境学院完成时间：2015年5月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMaster（doctor）PreparationofModifiedIlliteandtheAdsorption2+Characteristict

2、oPbByShiqiangYinSupervisor:Prof.YifeiGuoEnvironmentalEngineeringWaterConservancyandEnvironmentalSchoolMay,2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明的引用内容外，本论文不包含其他任何个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：鼠f汪曰期

3、：G丨学位论文使用授权声明本人在导师的指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属河南城建学院与郑州大学共有。根据河南城建学院和郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权河南城建学院及郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位为河南城建学院，第二署名单位为郑州

4、大学。保密论文在解密后遵守此规定。学位论文作者：m鬼日期：-)oisx.i摘要摘要粘土矿物在处理重金属废水领域的应用已经较为广泛，伊利石是一种典型的粘土矿物。河南平顶山被称为“伊利石之都”，其叶营伊利石矿床的探明储量达到1.3亿吨。为提高伊利石对重金属的吸附效率本文提出并探究了ZnSO4·7H2O2+混合加热的新型改性方法，以配制的含Pb溶液为吸附对象，研究了Zn-伊利石的吸附和解吸特性。研究内容及成果主要包含以下方面内容：(1)采用ZnSO4·7H2O混合加热的新改性方法制备了Zn-伊利石，研究结果

5、表明，最佳改性条件为：ZnSO4·7H2O/伊利石（质量比）为1:2，焙烧温度为600℃，2+焙烧时间为2.5h，Zn-伊利石对Pb饱和吸附容量达到25mg/g，较伊利石原矿提高了100%。(2)采用差热-热重（DTA-TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜/能谱（SEM/EDS）、比表面积（BET）、阳离子交换容量（CEC）、Zeta电位等表征手段对伊利石和Zn-伊利石进行表征，结果表明：伊利石和Zn-伊利石的吸附过程均为无孔型吸附，改性过程使伊利石内部水和表面羟基得以脱除；langmuir等温22吸

6、附比表面积由28.61m/g下降至10.99m/g；EDS扫描显示Zn元素进入了伊利石的层间或晶格内部；pH=7时，Zn-伊利石矿浆液Zeta电位由-28.9mV下降到-41.2mV；Zn-伊利石阳离子交换容量由15.5mmol/100g上升到26.82+mmol/100g。表征结果证明了改性过程增加了Pb在伊利石表面的吸附位，并引起伊利石晶层负电性增强。2+(3)分别研究投加量、pH、反应时间、反应温度等因素对Zn-伊利石吸附Pb效果的影响并进行了热力学和动力学模拟，结果表明：随投加量增加Zn-伊利石

7、的吸附效果逐渐增强，但平均吸附容量逐渐下降，在完全吸附时吸附容量为2+10.5mg/g；高pH促进伊利石和Zn-伊利石对Pb的吸附，其中Zn-伊利石吸附能2+力受溶液pH影响更为显著；Zn-伊利石对Pb吸附热力学过程符合Langmuir等温模型；吸附过程为熵驱动的吸热反应，高温有利于吸附的进行；25℃时最大单分子层吸附容量为26.52mg/g；吸附动力学过程符合准二级动力学模型，限速2+反应步骤为化学吸附过程，溶液初始Pb浓度为300mg/L时吸附速率常数为5.83-3×10mg/(mg·min)，最佳

8、吸附时间1.5h。IV摘要(4)分别采用了HCl、HNO3、NH4Cl和CaCl2溶液对对伊利石和Zn-伊利石进行了解吸，结果表明：HCl对伊利石和Zn-伊利石均具有比HNO3更好的解吸效果；解吸效果受酸浓度影响显著，最佳解吸浓度1.0mol/L，Zn-伊利石的最高解吸率可达到92%；经过8次循环吸附解吸后，Zn-伊利石的吸附容量仍然保持了首次吸附容量的90%，具有较好的可重复利用性。关键词：伊利石；改性；ZnSO4；吸附；重复利用VAbs