硅藻土吸附重金屬離子研究現(xiàn)狀及進(jìn)展作者朱健王平羅文連王稻遠(yuǎn)張燁課件

硅藻土吸附重金屬離子研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

作者:朱健王平羅文連王稻遠(yuǎn)張燁報(bào)告學(xué)生:劉宇謙摘要硅藻土作為一種黏土礦物，具有巨大的比表面積和眾多的孔道，同時(shí)含有大量的活性基因和負(fù)電荷，能很好地吸附水體中的重金屬離子，因此開(kāi)展硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附研究具有重要意義。前言自然界存在著大量具有微孔結(jié)構(gòu)的粘土礦物，這些礦物具有巨大的比表面積和眾多的孔道，同時(shí)還含有大量的活性基因和負(fù)電荷，能夠很好地吸附水體中的重金屬離子，這些礦物包括硅藻土[1-13]、蛙石[14-18]、沸石[19-23]、膨潤(rùn)土[24-27]、蒙脫石[28-29]、高嶺石[30叫等。吸附法主要是通過(guò)重金屬離子與這些吸附材料之間的離子交換、靜電吸附、綜合吸附、配位吸附等物化作用機(jī)制而去除水體中的重金屬。吸附法作為一種重要的廢水處理方法已經(jīng)廣泛用於含重金屬離子廢水處理，但吸附法的關(guān)鍵是吸附材料的選擇，吸附材料必需具備吸附能力較強(qiáng)，來(lái)源較為豐富，價(jià)格便宜，可再生等要求。而粘土礦物，尤其是硅藻土，很好地符合了這些要求。吸附條件影響硅藻土吸附重金屬離子的因素主要有硅藻土投加量、離子初始濃度、吸附質(zhì)溶液溫度、吸附質(zhì)溶液初始pH值和吸附作用時(shí)間，目前，已有不少研究人員對(duì)硅藻土吸附重金屬離子進(jìn)行了研究，研究對(duì)象涉及Cu(11)、Pb(11)、Zn(11)、Cd(II)、Mn(11)、Cr(VD、Hg(11)

，其中吸附條件的研究最為詳實(shí)。硅藻土的用量隨著硅藻土用量的增加，溶液中的重金屬離子去除率增大，而硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附量卻不斷減小。硅藻土用量對(duì)其吸附重金屬離子的影響主要通過(guò)改變比表面積、通道、是羥基和吸附點(diǎn)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)於硅藻土吸附Pb(11)來(lái)說(shuō)，最佳硅藻土用量通常為1.0~4.0，也有其它研究表明最佳用量小於1.0g/L，天硅藻土最佳用量一般為3.0g/L。針對(duì)同一重金屬離子，最佳硅藻土用量卻不盡相同，究其原因，首先是硅藻土產(chǎn)地不同，不同產(chǎn)地的硅藻土其化學(xué)成分和純度都不同，從而其吸附性能也就有一定的差別;其次是改性方法不同，通過(guò)不同改性方法得到的硅藻土，其吸附性能大不相同。離子初始濃度隨著重金屬離子初始濃度增大，溶液中重金屬離子的去除率下降，硅藻土吸附量先增大後減小。在硅藻土用量一定的條件下，離子初始濃度對(duì)硅藻土吸附重金屬離子的影響與比表面積占有率、硅是羥基活性、孔道飽和率以及離子表面自由能大小密切相關(guān)。針對(duì)同一對(duì)同一重金屬離子，最佳初始濃度不同的原因與硅藻土用量的原因相同。，最佳初始濃度不同的原因與硅藻土用量的原因相同。首先是硅藻土產(chǎn)地不同，不同產(chǎn)地的硅藻土其化學(xué)成分和純度都不同，從而其吸附性能也就有一定的差別;其次是改性方法不同，通過(guò)不同改性方法得到的硅藻土，其吸附性能大不相同。吸附質(zhì)溶液溫度溫度是影響硅藻土吸附重金屬離子的重要因素之一，大部分研究表明，隨著溫度升高，重金屬離子去除率升高，硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附量也隨之增加。原因在於溫度的升高可以增加硅捏羥基的數(shù)目，加快溶液中離子運(yùn)動(dòng)速度，提高溶液中離子的活性，激活硅藻土的吸附點(diǎn)位，但溫度過(guò)高不利於吸附的進(jìn)行。吸附作用時(shí)間在吸附作用初期，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，重金屬離子的去除率迅速提高，硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附量也隨之明顯增大，但隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，去除率及吸附量都緩慢超於平衡。重金屬離子的去除率以及硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附量隨時(shí)間變化反應(yīng)了吸附速率的大小。根據(jù)相關(guān)研究，硅藻土對(duì)Pb(11)的最佳吸附時(shí)間從5min到180min都有可能，而對(duì)Cu(11)最佳吸附時(shí)間又在30~240min之間變化，對(duì)Zn(11)的最佳吸附時(shí)間也不盡相同，這主要與硅藻土產(chǎn)地和改性方法不同有關(guān)。對(duì)Cr(VD

、Cd(11)、Mn(11)、Hg(11)最佳吸附時(shí)間根據(jù)目前研究結(jié)果初步可確定為25、60、30、10min。吸附質(zhì)溶液初始pH值吸附質(zhì)溶液初始pH是影響吸附的重要作用因素。研究表明，當(dāng)pH值較低時(shí)(一般認(rèn)為pH<4),溶液呈酸性，不利於吸附的進(jìn)行;當(dāng)pH值在4~7之間時(shí)，溶液呈弱酸性或接近於中性，硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附效果較好;當(dāng)pH≧8時(shí)，雖然重金屬離子的去除率很高，有時(shí)甚至達(dá)到100%pH值的變化能改變硅藻土表面的C電位;其次，在較低pH值時(shí)，溶液中的H+濃度較高，存在H十與重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附。對(duì)於硅藻土吸附Pb(11)來(lái)說(shuō)，大部分研究認(rèn)為最佳溶液pH值為7~8，也有部分學(xué)者認(rèn)為是4~6，極少數(shù)學(xué)者認(rèn)為小於4;對(duì)於Cu(11)來(lái)說(shuō)，一般認(rèn)為最佳溶液pH值在4~6之間;也有認(rèn)為是7~8;對(duì)於Zn(11)、Cd(11)、Mn(11)、Hg(11)，大部分研究認(rèn)為最佳溶液pH值在6~7之間，至於研究結(jié)果存在一定的差異一般與硅藻土改性方法、實(shí)驗(yàn)條件以及操作有關(guān)。展望雖然硅藻土應(yīng)用於含重金屬離子廢水處理的研究已經(jīng)開(kāi)展了一段時(shí)間了，但其應(yīng)用基礎(chǔ)研究相當(dāng)薄弱，因此，深入開(kāi)展硅藻土對(duì)重金屬離子的吸附研究具有重要意義和良好前景。結(jié)論與討論使用ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)不同尺度的數(shù)據(jù)綜合，得出以下結(jié)論:(1)利用ArcGIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯和處理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)小尺度到大尺度的數(shù)據(jù)綜合。不同應(yīng)用目的選取不同的綜合條件，判斷不同層次的語(yǔ)意鄰近。(2)小尺度到大尺度的數(shù)據(jù)綜合與尺度的跨度有關(guān)係，比例尺從1:10000綜合到1:20000,與綜合到1:25000進(jìn)行比較，綜合的條件不一樣，綜合後地物的數(shù)目也不同，後者的綜合條件更高，綜合後地物數(shù)目更少。(3)使用ArcGIS軟件進(jìn)行綜合，需多步綜合操作完成，操作的先後順序影響綜合的結(jié)果，在吸附過(guò)程中，如果交換多邊形聚合和融合的順序，綜合的結(jié)果不同。參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)剛，肖舉強(qiáng).硅藻土與FeCI組配處理含Pb2+廢水研究[J].金屬礦冶.2007.375:103-115.[2]丁社光.硅藻土對(duì)鉛離子的靜態(tài)吸附試驗(yàn)研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)z自然科學(xué)版.2007.24(1):51-55.[3]沈巖柏，朱一民，王忠安，等.硅藻土對(duì)水相中Pb2+的吸附[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)z自然科學(xué)版.2003.24(10):982-985.[4]張秀麗，曹新，趙增迎.改性硅藻土處理含重金屬Cu2+廢水[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊.2007.(59):58-62.[5]沈巖柏，朱一民，魏德洲.硅藻土對(duì)缽離子的吸附特性[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版.2003.24(9):907-910[6]汪德進(jìn)，黃銀芝.硅藻土吸附水中CrCVI)的實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)工程師.2007.141(6):28-30.[7]杜玉成，葉力佳，劉燕琴.硅藻土吸附重金屬離子Cd2+的動(dòng)力學(xué)研究口].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊.2004.(38):38-40.[8]荊立坤，王銀葉，王強(qiáng).納米分子篩和硅藻土去除水中鍾離子的研究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào).2008.14(3):207-209.[9]楊宇翔，王鵬，吳介達(dá)，等.用微電泳法研究改性硅藻土的表面性質(zhì)[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào).1998.14(1):7-52.[10]ChangTW.WangMK.LinC.Adsorptionofcopperinthe

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