改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附研究

1、邯鄲學(xué)院本科畢業(yè)論文邯鄲學(xué)院本科畢業(yè)論文 題題 目目 改性膨潤(rùn)土對(duì)廢水中銅離子的吸附及研究學(xué)學(xué) 生生 梁鵬指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 游富英 副教授年年 級(jí)級(jí) 2009 級(jí) 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 化 學(xué)系系 部部 化學(xué)系 邯鄲學(xué)院化學(xué)系 2013 年 5 月鄭重聲明鄭重聲明本人的畢業(yè)論文是在指導(dǎo)教師游富英老師的指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫(xiě)完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)的行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受公眾的監(jiān)督。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文作者（簽名）： 年 月 日I摘摘要要 本文首先分別利用十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉的有機(jī)

2、改性劑對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，然后在相同條件下分別用改性后的膨潤(rùn)土對(duì)模擬的銅離子廢水進(jìn)行吸附，用 721 可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)其吸光度并計(jì)算去除率，結(jié)果顯示經(jīng)十八烷基三甲基氯化銨處理過(guò)的改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附效果最好，其他依次是十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉。接著用十八烷基三甲基氯化銨改性膨潤(rùn)土采用單一變量法來(lái)探索對(duì)銅離子吸附的最佳條件，結(jié)果顯示改性膨潤(rùn)土吸附模擬廢水中的銅離子的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：pH 值為 7，溫度為 35 攝氏度，初始離子濃度為8.064ug/ml，吸附劑用量為 10g/L，吸附時(shí)間為 60min，在此條件下改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附率達(dá)到 93.04%。最后又討論了

3、銅離子吸附的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 改性膨潤(rùn)土 銅離子 吸光度 不同條件IIBentonite copper ions from wastewaterAdsorption and ResearchLiang Jia Driected by Prof. You Fu-yingAbstract Firstly, respectively, using the octadecyl trimethyl ammonium chloride, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium dodecyl sulfat

4、e organic modifier on bentonite modified, then under the same conditions were used for the simulation of the modified bentonite adsorption copper ions from wastewater, measured with a spectrophotometer absorbance 721 and removal calculation results show that after octadecyl trimethyl ammonium chlori

5、de and treated modified bentonite best adsorption of copper ions, followed by sodium dodecyl sulfate is sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium dodecyl sulfate. Then with octadecyl trimethyl ammonium chloride modified bentonite single variable method to explore for copper ion adsorption optimal con

6、ditions, the results show the modified bentonite adsorption of copper ions simulated wastewater optimal experimental conditions: pH value of 7 and a temperature of 35 degrees Celsius, the initial ion concentration 8ug/ml, adsorbent dosage of 10g / L, adsorption time was 60min, in this condition the

7、copper modified bentonite adsorption rate 93.04%. And finally discuss the copper ion adsorption thermodynamics and kinetics. Key words modified bentonite copper ions absorbance different conditionsII目 錄摘摘要要 -I外文頁(yè)外文頁(yè) -II1 1引言引言-11.1 膨潤(rùn)土及改性膨潤(rùn)土的介紹-11.2 改性膨潤(rùn)土吸附的相關(guān)研究-11.3 本文的研究目的及內(nèi)容-12 2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分-22.1 主要

8、試劑及儀器-22.2 實(shí)驗(yàn)步驟-2 2.2.1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備-2 2.2.2 改性劑的選擇-4 2.2.3 不同條件下改性土對(duì)銅離子的吸附影響-4 2.2.4 最佳條件下對(duì)銅離子的吸附-93 3 結(jié)果與討論結(jié)果與討論-103.1 改性膨潤(rùn)土吸附銅離子的最佳條件 -103.2 銅離子吸附的熱力學(xué)研究-103.3 銅離子吸附的動(dòng)力學(xué)研究-113.4 改性膨潤(rùn)土處理廢水中重金屬離子的方法的展望-12參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)-12致致 謝謝-141改性膨潤(rùn)土對(duì)廢水中銅離子的吸附及研究1引言重金屬例如鋅、銅等是生活中經(jīng)常能夠看到的，而且重金屬是人體健康不可或缺的微量元素, 但是物極必反，超量就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。目

9、前由于潛在危險(xiǎn)物及含重金屬的原料在環(huán)境中不斷的增加, 重金屬污染引起了人們廣泛的關(guān)注。尤其是在化工、電鍍和固體垃圾填埋場(chǎng)的廢液中。眾所周知，水是生命之源，我們誰(shuí)也離不開(kāi)水，所以廢水中的重金屬離子濃度應(yīng)該減小到最低來(lái)避免因此對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生不良影響。目前處理重金屬離子廢水的方法通常采用硫化法、化學(xué)法、電解法等, 但是以上方法都會(huì)產(chǎn)生化學(xué)污染以及重金屬污染。從而造成二次污染 1。吸附法由于其方法簡(jiǎn)便、無(wú)污染逐漸成為研究熱門(mén)領(lǐng)域，在我國(guó)膨潤(rùn)土儲(chǔ)量豐富，價(jià)格便宜，穩(wěn)定性高 2是吸附法處理廢水中重金屬離子的常用吸附劑之一。1.1 膨潤(rùn)土及改性膨潤(rùn)土的膨潤(rùn)土及改性膨潤(rùn)土的介紹介紹膨潤(rùn)土是一種粘土礦3。N.K

10、arapinar等研究了膨潤(rùn)土對(duì)Cu和Cd的吸附行為，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明天然膨潤(rùn)土可以用來(lái)做對(duì)廢水中金屬離子的吸附4。但是天然膨潤(rùn)土也有他的局限性，比如在對(duì)疏水性離子的吸附，因?yàn)槠浔砻嫔嫌幸粚铀?，限制了在處理廢水上的應(yīng)用5，所以人們?cè)趯?shí)際的吸附操作中都先將其改性。從而使膨潤(rùn)土的改性在處理廢水領(lǐng)域中成為熱點(diǎn)6。膨潤(rùn)土的改性有多種方法，微波強(qiáng)化改性7、有機(jī)改性8、無(wú)機(jī)改性及有機(jī)或無(wú)機(jī)的復(fù)合改性9-12等，綜合實(shí)驗(yàn)室條件及其他原因，本實(shí)驗(yàn)決定采用有機(jī)改性。1.2 改性膨潤(rùn)土吸附的相關(guān)研究改性膨潤(rùn)土吸附的相關(guān)研究經(jīng)查閱文獻(xiàn)，鄧書(shū)平曾用有機(jī)改性膨潤(rùn)土處理以鋅離子為主要污染物的方法得出對(duì)鋅離子的去除率可達(dá)98

11、%。時(shí)間是40分鐘，溫度為2013。李亞煥等人曾用改性膨潤(rùn)土處理低濃度的甲醛廢水溶液，去除率可達(dá) 451214王彥等曾用有機(jī)改性膨潤(rùn)土處理以鋅離子為主要污染物的的實(shí)驗(yàn)證實(shí)該方法是可行的15。樊麗萍等16通過(guò)十六烷基三甲銨 (CTMAB)和雙陽(yáng)離子改性膨潤(rùn)土處理廢水中PAM，結(jié)果表明：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的單陽(yáng)離子改性膨潤(rùn)土對(duì)PAM的去除率達(dá)到90%以上。李瑜等以季銨鹽為改性劑, 對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性反應(yīng), 并用于處理含油廢水 17。結(jié)果表明, 改性劑十六烷基三甲基溴化銨用量 6% 、改性溫度 80攝氏度，改性時(shí)間 90 min 時(shí), 改性凹凸棒土除油及廢物效果最佳, COD 去除率可達(dá) 98. 40%

12、。研究還發(fā)現(xiàn)季銨鹽表面活性劑相對(duì)分子量越大, 有機(jī)改性凹凸棒土的除油能力越強(qiáng)。由文獻(xiàn)可知有機(jī)改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附過(guò)程是放熱反應(yīng)。1.3 本文的研究目的及內(nèi)容本文的研究目的及內(nèi)容研究目的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握有機(jī)改性膨潤(rùn)土合成方法，進(jìn)而確定對(duì)銅離子的最佳吸附條件。2研究?jī)?nèi)容：在本課題中，將用十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十八烷基三甲基氯化銨分別對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，然后將改性后膨潤(rùn)土及天然膨潤(rùn)土分別對(duì)銅離子進(jìn)行吸附確定最佳吸附劑，進(jìn)而研究改性膨潤(rùn)土在對(duì)銅離子吸附過(guò)程中溫度、pH值、吸附劑用量等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，從而確定最佳吸附條件。進(jìn)一步討論有機(jī)改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附動(dòng)力學(xué)和

13、吸附熱力學(xué)等相關(guān)信息。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 主要試劑及儀器主要試劑及儀器實(shí)驗(yàn)儀器： 100 mL小燒杯；1000ml容量瓶；250ml容量瓶；1000ml試劑瓶；抽慮裝置；鐵架臺(tái)；濾紙；表面皿；蒸發(fā)皿； 50 mL和10 mL量筒；玻璃棒；布氏漏斗； pH酸度計(jì)； FA2004N型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司） ；HW-10型遠(yuǎn)紅外線干燥箱（北京興爭(zhēng)儀器設(shè)備廠） ；恒溫震蕩器。檢測(cè)儀器： 721分光光度計(jì)（上海分析儀器總廠） ；石英比色皿（2mm，上海分析儀器總廠） ；實(shí)驗(yàn)所用試劑:膨潤(rùn)土原礦采自邯鄲某地, 樣品經(jīng)粉碎過(guò)篩獲得小于100目的顆粒。十二烷基磺酸鈉（分析純） 、十二烷基苯磺酸鈉

14、（分析純） 、十二烷基硫酸鈉（分析純） 、十八烷基三甲基溴化銨（分析純） 、二乙氨基二硫代甲酸鈉（分析純） 、五水硫酸銅（分析純） 、四氯化碳（分析純） 、氯化銨（分析純） 、氨水（分析純） 。2.2 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1、制備改性膨潤(rùn)土 陰離子改性膨潤(rùn)土：分別稱(chēng)取20g天然膨潤(rùn)土放入編號(hào)為3個(gè)250ml的錐形瓶中，分別加入100ml蒸餾水，再分別加入5g十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，在恒溫水浴中振蕩2h，溫度設(shè)定為50，然后靜置，洗滌，烘干，于105下活化2h，研磨過(guò)100目篩。陽(yáng)離子改性膨潤(rùn)土：在250ml錐形瓶中加入適量50的蒸餾水，放入30g天然

15、膨潤(rùn)土，振蕩使其分散，迅速加入150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的十八烷基三甲基氯化銨，恒溫水浴中繼續(xù)振蕩10min，靜置24h，抽濾，洗滌兩遍后于80下烘干，研磨，過(guò)100目篩。2、溶液的配制配制硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)溶液 稱(chēng)取0.0393g五水硫酸銅，溶于水，完全溶解后，用玻璃棒把溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，加蒸餾水，定容，搖勻，得10.0210ug/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。配制緩沖溶液 稱(chēng)取54g氯化銨溶于350mL氯水中，用玻璃棒把溶液轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，加蒸餾水，定容，搖勻，用酸度計(jì)測(cè)得緩沖溶液pH值為10.22。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的銅試劑 稱(chēng)取0.3004g銅試劑，溶解于燒杯中，用玻璃棒轉(zhuǎn)移溶液到100mL容

16、量瓶中，加蒸餾水，定容，搖勻。3、銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制( 1) 取5個(gè)25mL容量瓶, 用2mL移液管分別取0. 00、0.50、1.00、1.50、2.00mL硫酸銅3標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到容量瓶中;( 2) 分別加入5mLpH=10的緩沖溶液, 搖勻;( 3) 分別加入5mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的銅試劑溶液, 搖勻, 靜置5min, 溶液為黃棕色;( 4) 分別加入5mL四氯化碳, 用力振蕩2min以上, 分層, 上層無(wú)色, 下層黃棕色;( 5) 加水至25mL;( 6) 堵住移液管口, 伸入比色管底部, 吸取2mL左右有機(jī)相溶液, 移至比色皿中, 待測(cè)定( 比色皿中的液體不能存有氣泡) 。在43

17、5nm處讀取吸光度。濃度與吸光度值見(jiàn)表1，銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1 表 1 銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度C(mg/L)0.00000.20040.40080.60130.8017A0.0000.1850.3720.5470.7290.00.20.40.60.8-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.8Ac/(ug.ml-1)圖 1 銅離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程為 C=0.0329+0.778A,相關(guān)系數(shù) R=0.99413。4、模擬廢水的配制 實(shí)際稱(chēng)取五水硫酸銅質(zhì)量為0.03146g，將其溶于大約1000mL蒸餾水中。容量瓶中定容，得8.0112ug/mL。同時(shí)取模擬廢水2ml按銅離子標(biāo)

18、準(zhǔn)曲線的繪制中的測(cè)吸光度的方法測(cè)稀釋后的模擬廢水的吸光度AO=0.7919。2.2.2 改性劑的選擇分別準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2g的十八烷基三甲基氯化銨改性土、十二烷基苯磺酸鈉改性膨潤(rùn)土、十二烷基磺酸鈉改性后的膨潤(rùn)土、十二烷基硫酸鈉改性后的膨潤(rùn)土置于4個(gè)100ml的錐形瓶中，4分別向錐形瓶中加入20ml的銅離子模擬廢水,用橡膠塞塞住瓶口放置于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為100r/mim，溫度設(shè)為35的條件下振蕩60min后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度（如表2所示）：銅離子去除率計(jì)算公式：q=(C0-C) / C0 100%=(A0- A) / A0 100%, (1)式(1)中：C0 為吸附前

19、銅離子濃度，C為吸附后銅離子的濃度，A0為吸附前銅離子的吸光度，A為吸附后銅離子的吸光度。表 2 不同改性膨潤(rùn)土吸附銅離子的吸光度改性膨潤(rùn)土種類(lèi) 吸光度 A去除率 q/%十二烷基苯磺酸鈉 0.13582.95十二烷基磺酸鈉 0.22172.09十二烷基硫酸鈉 0.09887.62十八烷基三甲基氯化銨 0.091 88.51由表2可知，在相同的條件下，經(jīng)過(guò)十八烷基三甲基氯化銨改性膨潤(rùn)土處理過(guò)的銅離子吸光度較小，即吸附效果最好。故本實(shí)驗(yàn)采用陽(yáng)離子改性劑十八烷基三甲基氯化銨作為膨潤(rùn)土的改性劑。2.2.3 不同條件下改性土對(duì)銅離子的吸附影響2.2.3.1 不同 pH 值的影響分別稱(chēng)取4份分別為0.20

20、03g、0.2007g、0.2005g、0.2008g的十八烷基三甲基氯化銨改性后的膨潤(rùn)土于4個(gè)100ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入20ml的銅離子模擬廢水，將PH分別調(diào)到3、5、7、9、11，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為100r/mim，溫度設(shè)為35的條件下振蕩60min后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率，去除率q與pH值的數(shù)據(jù)如表3，去除率隨PH的變化如圖2表 3 pH 對(duì)銅離子吸光度和去除率影響pH吸光度 A去除率 q/%30.35951.7550.22567.1970.09186.5990.10185.57110.10983.755246810

21、12505560657075808590銅離子去除率pH值圖 2 溶液 pH 值對(duì)銅離子去除率的影響 由圖2可以看出溶液的pH值對(duì)銅離子去除率的影響是比較大的，隨溶液 pH 值的升高, 改性膨潤(rùn)土對(duì)Cu2+的去除率呈增大趨勢(shì)。初始溶液的 pH 值從 3升高到 7 時(shí)十八烷基三甲基氯化銨改性膨潤(rùn)土的對(duì)銅離子的去除率和吸附量有明顯的增加。這可能因?yàn)樵诘?pH 值的條件下, 由于H+濃度過(guò)大, 占據(jù)了銅離子的吸附位置而影響了吸附劑對(duì) Cu2+的吸附。隨著酸度減小，氫離子濃度降低，銅離子的去除率明顯增加。在 pH 值從 7 升高到 11 的過(guò)程中改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附率又下降,但下降幅度緩慢，這可能

22、因?yàn)樵谄珘A性的條件下，銅離子易與氫氧根生成沉淀或難溶物堵塞部分改性膨潤(rùn)土的孔道所致18。這些結(jié)果與其他研究者得到的結(jié)果一致 19,20。影響膨潤(rùn)土吸附特性的機(jī)制可以分為離子交換、分散、沉淀和吸附。圖2 中pH 值在 3 到 7 范圍內(nèi)支配膨潤(rùn)土吸附特性的基本機(jī)制是吸附和離子交換。在高 pH 值時(shí)( pH= 9-11) 膨潤(rùn)土吸附量應(yīng)該有提高, 但是由于氫氧化銅的形成, 固液分離的難度明顯加大，導(dǎo)致實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)減小，而且實(shí)際操作中也不利于銅離子的回收，綜合各種因素，實(shí)驗(yàn)的pH最好采用7。2.2.3.2 不同吸附劑用量的影響分別準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0531g、0.1022g、0.2100g、0.2498g

23、的改性膨潤(rùn)土于4個(gè)100ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入20ml銅離子模擬廢水，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為100r/mim，溫度設(shè)為35的條件下振蕩60min后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率，去除率q與加入量m的數(shù)據(jù)如表4，去除率隨吸附劑用量的變化如圖3表 4 改性劑加入量對(duì)銅離子吸光度和去除率影響6加入量 m/g吸光度 A去除率 q/%0.05310.09982.830.10220.08484.690.21000.06287.340.24980.06387.190.050.100.150.200.2582838485868788銅離子的去除率吸附劑

24、加入量 圖 3 吸附劑加入量對(duì)銅離子去除率的影響 由圖 3 我們可以看到，在一定條件下，銅離子的去除率隨改性膨潤(rùn)土的加入量的增加而增加，當(dāng)增加到一定值（0.2100g/L）時(shí)再往里面加入改性膨潤(rùn)土銅離子的去除率反而下降了，這可能因?yàn)楫?dāng)吸附已經(jīng)達(dá)到飽和時(shí)，隨著吸附劑的量增加，它的單位吸附量反而減小21而造成的2.2.3.3 不同溫度的影響分別稱(chēng)取 4 份分別為 0.2004g、0.2011g、0.1999g、0.2003g 的十八烷基氯化銨改性后的膨潤(rùn)土于 4 個(gè) 100ml 的錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入 20ml 的銅離子模擬廢水，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為 1

25、00r/min 將溫度分別設(shè)為 25、35、45、55的條件下振蕩 60min 后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率，去除率 q 和溫度的數(shù)據(jù)如表 5，去除率隨溫度的變化如圖 4表 5 吸附溫度對(duì)銅離子吸光度和去除率影響7溫度 T/吸光度 A去除率 q/%250.05188.66350.01593.04450.01593.04550.01689.0625303540455055888990919293銅離子的去除率溫度/ 圖 4 溫度對(duì)銅離子去除率的影響由圖4可以看出溫度對(duì)銅離子的去除率也是一個(gè)重要的參數(shù)，溫度從25升到35時(shí)銅離子去除率有明顯增加，從35上升到55時(shí)，變化不大，證明3

26、5是最佳溫度。2.2.3.4 不同時(shí)間的影響分別稱(chēng)取 4 份分別為 0.2001g、0.2008g、0.2007g、0.2004g 的十八烷基三甲基氯化銨改性后的膨潤(rùn)土于 4 個(gè) 100ml 的錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入 20ml 的銅離子模擬廢水，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為 100r/min，溫度設(shè)為 35的條件下分別振蕩 20min、40min、60min、80min 后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率，去除率 q 和吸附時(shí)間的數(shù)據(jù)如表 6，去除率隨吸附時(shí)間的變化如圖 5。表 6 吸附時(shí)間對(duì)銅離子吸光度和去除率影響時(shí)間 t/min吸光度 A去除率

27、q/%20010981.61400.06886.598600.02192.31800.02292.29203040506070808082848688909294銅離子的去除率時(shí)間/min圖 5 時(shí)間對(duì)銅離子去除率的影響由圖5可知，在反應(yīng)60分鐘前，銅離子的去除率隨著時(shí)間的增加也迅速增長(zhǎng)，60分鐘以后，逐漸達(dá)到吸附平衡，離子濃度也沒(méi)有出現(xiàn)太大的變化。所以，吸附的最佳時(shí)間確定為60分鐘。2.2.3.5 不同初始離子濃度的影響分別稱(chēng)取4份分別為0.1997g、0.1999g、0.2003g、0.2003g的十八烷基三甲基氯化銨改性后的膨潤(rùn)土于4個(gè)100ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入20ml的銅

28、離子模擬廢水，濃度分別為2.036ug/ml、4.005ug/ml、8.064ug/ml、10.002ug/ml，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為100r/min，溫度設(shè)為35的條件下振蕩60min后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率，去除率q和初始離子濃度的數(shù)據(jù)如表7，去除率隨不同初始離子濃度的變化如圖6。表 7 初始離子濃度對(duì)銅離子吸光度和去除率影響濃度 Co(ug/mL)吸光度 A 濃度Ce(ug/mL) 去除率 q/%2.0360.062 0.081187.344.0050.085 0.099084.5398.0640.051 0.072688.6710

29、.0020.072 0.089186.09246810848586878889銅離子的去除率初始離子濃度/ug/ml圖 6 初始離子濃度對(duì)銅離子去除率的影響由圖6可知在初始濃度為2.036ug/m到4.005ug/ml時(shí)，銅離子去除率隨溶液初始濃度的增加而迅速增長(zhǎng)，初始濃度在4.005ug/ml到8.064ug/ml時(shí)，銅離子去除率隨初始濃度增加的沒(méi)有之前快，甚至在8.064ug/ml到10.002ug/ml反而下降。這其中可能涉及到重金屬離子的解吸22，在較低的 Cu2+濃度下，銅離子可以緩慢地向吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散和移動(dòng)，故導(dǎo)致解吸率較低，此時(shí)吸附明顯大于解吸，隨著后面銅離子濃度的增大，吸附的重

30、金屬離子趨向于表面和外部空間，因此更容易解吸下來(lái)。所以銅離子去除率在8.064ug/ml后，會(huì)隨著濃度的增加而降低。因此，確定最佳初始離子濃度為8.064ug/ml。2.2.4 最佳條件下對(duì)銅離子的吸附稱(chēng)取1份0.2001g的十八烷基三甲基氯化銨改性后的膨潤(rùn)土于100ml的錐形瓶中，向錐形瓶中加入20ml的銅離子模擬廢水，濃度為8.064ug/ml，用橡膠塞塞住瓶口放于恒溫振蕩器中，將恒溫振蕩器的轉(zhuǎn)速調(diào)為100r/min，溫度設(shè)為35的條件下振蕩60min后，離心分離取上層清液測(cè)其吸光度，計(jì)算去除率測(cè)得吸光度A=0.051，去除率為93.04%3 結(jié)果與討論3.1 改性膨潤(rùn)土吸附銅離子的最佳條

31、件改性膨潤(rùn)土吸附銅離子的最佳條件經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)的探索，確定十八烷基三甲基氯化銨改性膨潤(rùn)土對(duì)廢水中銅離子的吸附10的最佳條件是：pH值為7，溫度為35攝氏度，初始離子濃度為8.064ug/ml，吸附劑用量為10g/L，吸附時(shí)間為60min，在此條件下改性膨潤(rùn)土對(duì)銅離子的吸附率達(dá)到93.04%。其中pH對(duì)吸附過(guò)程影響最大。 3.2 銅離子吸附的熱力學(xué)研究銅離子吸附的熱力學(xué)研究吸附過(guò)程熱力學(xué)參數(shù)，可通過(guò)以下公式計(jì)算：qe (mg/g)為吸附量；W 為吸附劑的重量 (g)；V 為銅離子溶液的體積 (L)；G 為吸附過(guò)程的自由能變值 (kJ/mol)；Kd 為平衡吸附分配系數(shù)；S 為吸附熵變值 (kJ/

32、molK) ；H 為吸附過(guò)程的焓變值 (kJ/mol)。用2.2.3.3 得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按式 (3) 計(jì)算出不同溫度下的Kd 23。若在該實(shí)驗(yàn)溫度下，不考慮H 隨溫度的變化，以lnKd 與1/T作圖， 如圖7，然后進(jìn)行線性擬合,由其斜率推出所對(duì)應(yīng)的H，再由式 (4)可求得G，按公式（6）計(jì)算S，結(jié)果如表8。0.00300.00310.00320.00330.0034-0.3-0.2-0.10.00.10.20.3lnKd1/T圖 7 表 8 熱力學(xué)參數(shù)()oeecc vqwdeekqcdSHInkRRTdGRTInK ()/SHGT (2)(3)(4)(5)(6)11T（K）G（KJ/mol

33、）S（J/molL）H（KJ/mol）289-0.6300.039308-0.7610.038318-0.7640.037328-0.7880.03611.135圖7可以看到lnKd對(duì)1/T的線性不是很好，可能是由于在指定的溫度下吸附完成后，還得經(jīng)過(guò)離心、配溶液等一系列操作，期間溫度的變化，操作時(shí)間的長(zhǎng)短等都可能影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。從表7可看出，改性膨潤(rùn)土吸附銅離子過(guò)程的G0，說(shuō)明該吸附過(guò)程是自發(fā)的；H0，說(shuō)明該吸附過(guò)程是吸熱反應(yīng)，與前面的結(jié)果一致；S0，說(shuō)明亞甲基藍(lán)吸附在膨潤(rùn)土表面后，有序性減弱，隨著溫度的升高，S 的數(shù)值有所增加，說(shuō)明其混亂度增加。3.3 銅離子吸附的動(dòng)力學(xué)研究銅離子吸附的動(dòng)力學(xué)

34、研究分別用擬一級(jí)速率方程（7）、擬二級(jí)速率方程（8）來(lái)擬合不同Cu初始濃度下的吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)：式中：Q為反應(yīng)時(shí)間時(shí)的吸附量 （mmol.g-1），Q為平衡時(shí)的吸附 量 （mmol.g-1），為一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型速率常數(shù)（min-1），為二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型速率常數(shù)（g.mmol-1.min-1）。以ln（QQ）為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)作圖，然后進(jìn)行線性擬合，同樣的步驟以t/Q為縱坐標(biāo)，以t為橫坐標(biāo)作圖，擬合參數(shù)R如表9所示，可以看出，二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)性比一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型要好，該吸附行為更加符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。表 9 一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)吸附動(dòng)力學(xué)模型KR2一級(jí)0.07820.8732二級(jí)0.00210

35、.99413.4 改性膨潤(rùn)土處理廢水中重金屬離子的方法的展望改性膨潤(rùn)土處理廢水中重金屬離子的方法的展望目前，由于改性膨潤(rùn)土制備簡(jiǎn)單，無(wú)污染，吸附時(shí)間短且價(jià)格相對(duì)便宜等優(yōu)點(diǎn)，在吸附重金屬離子的領(lǐng)域已經(jīng)成為熱點(diǎn)，但是，此方法仍舊處于實(shí)驗(yàn)階段，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并沒(méi)有12考慮到其他因素的影響，例如：廢水中其他重金屬離子、難溶有機(jī)物等，而且還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有針對(duì)性的吸附劑，相信在以后的研究中，這些都將成為工作的重點(diǎn)，讓改性膨潤(rùn)土在處理廢水中重金屬離子得到更好、更廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 楊萃娜, 王理. 膨潤(rùn)土對(duì)廢水中 Cu2+的吸附性能研究J河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)報(bào)）2011, 28（2）：75-782

36、李潔, 朱慧岑. 膨潤(rùn)土改性方法及其應(yīng)用研究J, 工業(yè)技術(shù).2012 , 04（上）:70-713WangT,ZhuJX,ZhuRL,etal.EnhancingthesorptioncapacityofCTMAbentionitebysimultaneousintercalationofcationicpolycrylamideJ.JournalofhazardousMaterials,2010,178(1-3):1078-1084.4 原金海,鄧?yán)? 改性膨潤(rùn)土的制備及其對(duì) Pd2+的吸附性能研究J. 功能材料, 2011, 6（42）:980-9845 王桂萍, 李真, 王桂燕. 膨潤(rùn)

37、土的改性方法及其在廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展J沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 4（29）:90-946 管俊芳, 葉瀚, 胡雪峰, 曹明禮, 楊文. 改性膨潤(rùn)土處理含油廢水的試驗(yàn)研究J, 金 屬 礦 山, 2010, 3:155-1577 聶錦旭,唐文廣,劉立凡,阮彩群. 微波強(qiáng)化改性膨潤(rùn)土的制備及其對(duì)磷吸附性能研究J,非金屬礦, 2010,3:74-768 金偉, 任建敏. 有機(jī)改性膨潤(rùn)土對(duì)硝基苯的吸附研究J, 重慶工商大學(xué)報(bào).2012,6（29）：86-879 王艷, 苗康康, 姜紅波, 趙衛(wèi)星, 胡登衛(wèi). 膨潤(rùn)土改性的研究進(jìn)展J. 貴州化工，2011, 1(36):26-2910 劉哲.膨潤(rùn)土的復(fù)合性研究.J遼寧化工，2010,9（39）：902-90311 李潔,朱慧岑. 膨潤(rùn)土改性方法及其應(yīng)用研究M,河南科技，2012,4:70-7112 陳文娟, 王光輝, 艾林芳. 膨潤(rùn)土改性及其在水處理中的應(yīng)用J.日用化學(xué)技術(shù), 2012, 3(42):220-22413 鄧書(shū)平. 改性膨潤(rùn)土吸附處理含磷污水J.礦產(chǎn)綜合.2011,4:39-4014 李亞煥, 王嬌, 劉冰. 改性膨潤(rùn)土處理低濃度甲醛廢水的研究J. 化工技術(shù)與開(kāi)發(fā). 20