膨潤土對廢水中Pb2+和Cd2+的吸附性能研究.pdf

1、本文通過實驗研究了天然膨潤土和熱改性膨潤土對廢水中重金屬離子 Pb2+和Cd2+的吸附性能,探討了外界環(huán)境因素對去除率和吸附量等吸附效果的影響,分析了吸附動力學(xué)﹑吸附等溫式和吸附熱力學(xué),比較了膨潤土改性前后的吸附性能。最后對吸附機(jī)理與規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)。
　　雖然天然膨潤土對重金屬吸附能力較強(qiáng),但熱改性膨潤土則因具有更大的比表面積和更強(qiáng)的分子活性而具有更高的吸附效率。而且,天然及熱改性膨潤土對Pb2+的吸附效果更好。在其他實驗條件一定

2、時,吸附90min后,Pb2+和Cd2+在天然膨潤土上的吸附量分別是19.15mg/g和16.24mg/g;Pb2+和Cd2+在熱改性膨潤土上的吸附量則分別是38.52mg/g和21.67mg/g。通過對溫度、膨潤土改性方法、膨潤土投加量、吸附時間、初始pH值和溶液Pb2+初始濃度等影響因素的研究,可以得出如下結(jié)論:在該實驗條件下,吸附量隨膨潤土用量增加而減少;吸附量隨pH在4~6范圍內(nèi)的增加而增加;吸附量隨溫度或Pb2+初始濃度增加而

3、增加。由于反應(yīng)速度較快,前5min時,吸附量上升很快;吸附60min時,吸附反應(yīng)基本達(dá)到平衡;吸附90min時,吸附過程進(jìn)行得相當(dāng)徹底。改性前后的膨潤土對Pb2+和Cd2+的吸附動力學(xué)過程均可用準(zhǔn)一級動力學(xué)模型、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型描述,但是用前兩種模型則較精確,特別是準(zhǔn)二級動力學(xué)模型更能說明吸附動力學(xué)過程。顆粒內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散均為吸附的控制過程和影響因素,但以反應(yīng)速率較慢者為控制步驟。改性前后膨潤土對 Pb2+和Cd2+的吸

4、附等溫線分別與Freundlich方程和Langmuir方程擬合較好。熱力學(xué)分析表明:吸附在吸附初始濃度較低時體現(xiàn)為以化學(xué)吸附為主(ΔH>40KJ/mol),在吸附初始濃度較高時體現(xiàn)為以物理吸附為主(ΔH<40KJ/mol)。物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別在于吸附力種類不同:物理吸附以微弱的范德華力和靜電吸引力為主而化學(xué)吸附以化學(xué)鍵為主,所以化學(xué)吸附的吸附焓變較大。在實驗條件下,吸附吉布斯自由能函數(shù)變ΔG<0,表明反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行;吸附熵變Δ