浅谈粘土矿物和活化梧桐树叶对重金属离子吸附特性的研究

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1、浙江大学建筑工程学院硕士学位论文粘土矿物和活化梧桐树叶对重金属离子吸附特性的研究姓名：唐强申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：唐晓武20100422摘要重金属污染土体和污染水体在自然界中非常普遍，直接威胁了人类的生命健康和整个生态系统的稳定性。本文以吸附试验为基础，系统分析了多种因素(反应时间、pH、温度、土水比等)影响下四种重金属离子(Cd、Cu，Pb、Zn)在三种材料(高岭土、天然钙基膨润土和活化梧桐树叶)中的吸附特性，并通过红外光谱，XRD衍射图谱分析了吸附反应机理；在此基础之上，本文探索性地将活化梧桐树叶与粘土矿物膨润

2、土混合制成新型复合材料，并测试了其吸附性能，获得了一系列有意义的结论。1)作为硅酸盐、硅铝酸盐为主组成的矿物，高岭土、膨润土会产生表面络合型吸附，此吸附类型在pH较低时即可完成；高岭土中的菱镁矿和白云母对Pb(II)和Cu(II)的吸附具有重要贡献；。2)活化梧桐树叶中存在大量的氨基、碳酸盐和磷酸盐，均为能够有效吸附重金属的优良键位，对重金属Cd(II)、Cu(II)、Pb(II)、Zn(II)的吸附做出了巨大贡献；其中石英成分被首次发现在重金属离子Cd(II)的吸附中起了重要作用，水解生成偏硅酸与Cd(II)结合生成偏硅酸镉的絮状

3、难溶物。3)相对于Freundlich模型和D．R模型，高岭土、膨润土与活化梧桐树叶的吸附用Langmuir模型加以描述更为准确，对吸附进行动力学分析发现，活化梧桐树叶在40分钟内基本可完成吸附过程，膨润土略慢约需3．4个小时，而高岭土通常需要50小时以上反应才能达到平衡。4)活化梧桐树叶．膨润土复合材料较好地结合了膨润土和活化梧桐树叶的优点，复合材料拥有大量的包括氨基、碳酸盐和磷酸盐的有益重金属吸附基团，其中膨润土也为重金属的络合提供了键位；复合材料对重金属的吸附通常在数小时之内完成，且在弱酸性条件下亦可达到约85％v2上的重金属

4、去除量，显示了较好的工业化应用前景。关键词重金属，污染，吸附，粘土矿物，活化梧桐树叶，复合材料AbstractWidelydistributedsoilandwaterpollutionbyheavymetalsthretanthehumanlivesandecologicalbalance．Thispaperisdesignatedtoinvestigatetheadsorptionbehaviorandmechanismoffourheavymetals(Cd，Cu，Pb，Zn)onthreematerials(Kaolin，C

5、a．bentoniteandactivatedFirmianaSimplexLeaf)onthebasisoflaboratoryexperiments．Severalfactorshavebeenstudiedwithregardingtheireffectsonadsorptioncharacteristics，andtherelevantmechanismshavebeenstudiedwithassistanceofFT-IRandXRDpattern．Then，wemixedthebetonitewithactivated

6、FirmianaSimplexLeaftomakecompositematerialandstudieditsadsorptionbehavior．Themainconclusionsareasfollows：1)Astheclaymineralcomposedofsilicateandsillicoaluminate，Kaoliniteaswellasbentonitecanreactwithheavymetalsintheformofsurfacecomplexestogiverisetotheadsorptioncapacit

7、yofsoils．ThemagnesiteandwhitemicainKaolinWasfoundgreatlyresponsibleforadsorptionofPb(II)andCu(II)．Therearelotsofaminegroup，carbonateandphosphateinactivatedFirmianaSimplexLeaf,whichprovidebeneficialadsorptionsitetowardsheavymetals．ThequartzWasfoundforthefirsttimerespons

8、ibleforadsorptionofCd(II)intheformofcadmiummetasilicate．3)ComparedtoFreundlichandD—Rmodel，Langmuirmodelismoresuitable