不同粘土矿物材料对Pb_2_的吸附特征
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黏土矿物对有机物吸附的有关性质研究黏土矿物是一种普遍存在于自然界中的矿物,其中包含的微观孔隙结构和表面化学性质使其在环境科学研究中备受关注。
有机物质是指一类含有碳元素的化合物,包括了自然界和人工合成的大量化合物。
黏土矿物和有机物之间的相互作用,既可以影响有机物质的性质,也可以影响矿物质的性质。
因此,对于黏土矿物对有机物吸附的有关性质的研究具有重要的理论和应用价值。
一、黏土矿物的孔隙结构和表面化学性质黏土矿物是由层状硅酸盐矿物组成的一类矿物,包括了蒙脱石、伊利石、高岭石等多种类型。
它们的晶格结构中含有SiO4和AlO4四面体,这些结构单元在层状组合成矿物粒子,粒子之间的层间距和结构所形成的微孔即为黏土矿物的主要孔隙结构。
此外,黏土矿物的表面呈现出特殊的亲水性和电荷性质,使其与其他物质发生相互作用。
二、有机物质的化学性质有机物是指化学中含有碳元素的化合物,具有复杂的结构和化学性质。
在自然界中,有机物质主要来源于生物活动,包括植物、动物和微生物等。
人工合成的有机物质也可以分为许多类别,如石油化学产品、化学试剂和药物等。
有机物质在环境中具有重要的作用,如作为能量和营养来源、控制大气和水体污染、促进农田生产等。
三、黏土矿物和有机物质的相互作用黏土矿物与有机物质之间的相互作用可以发生在矿物表面、层间空隙和粒径内部的孔隙。
其中,表面作用主要表现为静电作用、氢键作用和范德华力等。
层间空隙的化学性质和电性会随层间离子的类型和电量质量比等因素的变化而变化,因此层间空隙也是黏土矿物和有机物质相互作用的重要场所。
此外,矿物的晶体结构还对吸附而来的有机物质起到了一定的约束作用。
四、黏土矿物对有机物吸附的影响因素在黏土矿物对有机物质吸附的过程中,影响因素主要包括了矿物的化学性质、结构特性和有机物质本身的化学性质。
其中,矿物的化学性质和结构特性包括了层间离子类型、离子交换容量、比表面积、微孔结构等方面,而有机物质的化学性质则包括了分子量、功能基团、水溶性、极性等因素。
粘土矿物的结构及其对环境污染物的吸附行为粘土矿物是一种重要的地质资源,广泛存在于自然环境之中。
它们结构稳定,比表面积大,拥有优秀的吸附性能,因此在环境治理和废水处理等领域有广泛的应用。
一、粘土矿物的结构粘土矿物的结构单位是孪生层,孪生层由硅氧四面体和氢氧八面体构成。
硅氧四面体为一氧化硅与三氧化硅组成的六角形结构,氢氧八面体为氢氧化铝二面体结构。
这两种元素交替排列,形成一个双层板状结构,内层氢氧八面体的底面朝着粘土矿物表面,两层之间由阴离子静电作用结合。
粘土矿物的种类有很多,常见的有蒙脱石和伊利石。
蒙脱石表面带有负电荷,因此能够吸附阳离子和中性分子,如氨气、甲烷、氢气等。
伊利石也有负电荷,但吸附的是主要是某些有机物和阴离子物质。
粘土矿物的层数和吸附性质都与晶体结构密切相关。
二、粘土矿物的吸附特性粘土矿物的吸附特性是由其表面化学性质和孔道结构决定的,因此不同的粘土矿物对不同的污染物有不同的吸附表现。
例如,对于有机物质,表面上的静电作用和氢键作用是吸附的主要原因。
粘土矿物表面上的负电荷会吸引阳离子或带正电的有机物,因此吸附基本上是键合作用。
粘土矿物对重金属污染物的吸附作用因金属离子的性质而异。
通常来说,单一金属离子被粘土矿物吸附的速率十分快,半衰期数秒至几分钟之间,而对于两种或以上的金属离子来说,吸附的速率远慢于单一金属离子。
三、粘土矿物在环境治理中的应用粘土矿物广泛应用于环境治理和废水处理等领域。
例如,可将粘土矿物作为一种吸附剂来去除废水中的污染物,如铅、镉、砷、铬等重金属,或有机污染物如苯、甲苯、乙苯、二甲苯等。
此外,由于粘土矿物吸附能力优异,因此常用于土壤修复。
土壤中的污染物对植物生长的影响很大,而粘土矿物的吸附能力可以将污染物从土壤中移除,从而改善土地生态环境。
四、结语总的来说,粘土矿物的结构特殊,吸附特性优秀,因此在环境治理和废水处理等方面有广泛的应用前景。
尽管粘土矿物的种类较多,但其解决污染问题的吸附机制本质上是类似的。
《Pb2+、Zn2+和Cd2+在尿素-高岭石插层复合体中吸附特征的分子模拟》篇一一、引言随着环境科学和材料科学的不断发展,重金属离子在土壤和水体中的迁移和吸附行为受到了广泛关注。
Pb2+、Zn2+和Cd2+等重金属离子因其潜在的生态风险和健康危害,其吸附行为的研究显得尤为重要。
高岭石作为一种常见的粘土矿物,具有独特的层状结构和较高的比表面积,常被用作重金属离子吸附的研究对象。
而尿素作为一种常见的有机分子,其与高岭石插层复合体在重金属离子吸附方面的作用也逐渐受到关注。
本文利用分子模拟技术,研究Pb2+、Zn2+和Cd2+在尿素-高岭石插层复合体中的吸附特征,以期为理解重金属离子在环境中的迁移和转化提供理论依据。
二、方法本研究采用分子动力学模拟方法,通过构建尿素-高岭石插层复合体模型,并利用该模型进行Pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附模拟。
具体步骤如下:1. 构建尿素-高岭石插层复合体模型:根据高岭石的晶体结构和尿素的分子结构,构建出尿素-高岭石插层复合体模型。
2. 模拟溶液环境:设置模拟体系为含Pb2+、Zn2+或Cd2+的水溶液环境。
3. 进行分子动力学模拟:运用分子动力学软件进行模拟,记录重金属离子与尿素-高岭石插层复合体的相互作用过程。
4. 数据处理与分析:对模拟结果进行数据处理和分析,包括吸附能、吸附构型等。
三、结果与讨论1. 吸附能分析通过分子模拟,我们得到了Pb2+、Zn2+和Cd2+在尿素-高岭石插层复合体中的吸附能。
结果表明,三种重金属离子均能与尿素-高岭石插层复合体发生相互作用,且吸附能的大小顺序为Pb2+ > Cd2+ > Zn2+,说明Pb2+与尿素-高岭石插层复合体的相互作用最强。
2. 吸附构型分析在模拟过程中,我们观察到Pb2+、Zn2+和Cd2+在尿素-高岭石插层复合体中的吸附构型。
Pb2+主要与高岭石层间的氧原子形成配位键,而Zn2+和Cd2+则更多地与尿素分子中的氮原子和氧原子形成配位作用。
不同体系中不同土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附能力的比较谢丹;徐仁扣;卞永荣;蒋新【期刊名称】《农业环境科学学报》【年(卷),期】2005(024)005【摘要】用等比例和不等比例2种方式比较了长江三角洲和珠江三角洲地区4种水稻土和1种红壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)3种重金属离子的单一吸附和竞争吸附情况.结果表明,在不等比例下(Cu:Pb:Cd=10:10:1),无论是在单一体系还是在竞争条件下,4种水稻土对Pb(Ⅱ)的吸附量均大于其对Cu(Ⅱ)的.在等比例下(Cu:Pb:Cd=1:1:1)水稻土对3种重金属的亲和力的相对大小为:Pb>Cu>Cd.在红壤体系中,低pH(pH4.2)时土壤对3种重金属离子的吸附亲和力的大小顺序与水稻土相同,但在较高pH时(pH5.2)其顺序为Cu>Pb>Cd.这一变化与红壤对Cu的吸附量随pH的增加幅度大于对Pb的有关.竞争条件下土壤对重金属离子的吸附量均比单一体系中的低,在等比例竞争条件下土壤对Cu和Pb的吸附量的减小幅度比不等比例条件下更大.红壤在pH4.2时对3种重金属离子的吸附量比水稻土中的低得多,但在pH5.2时红壤对重金属离子吸附量的增幅又比水稻土中的大得多.表明土壤无机矿物在重金属吸附中起主导作用,土壤的粘土矿物组成和CEC的大小对重金属吸附有重要影响.【总页数】6页(P899-904)【作者】谢丹;徐仁扣;卞永荣;蒋新【作者单位】中国科学院南京土壤研究所江苏南京 210008;南京农业大学资源与环境学院江苏南京 210095;中国科学院南京土壤研究所江苏南京 210008;中国科学院南京土壤研究所江苏南京 210008;中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008【正文语种】中文【中图分类】S153.3【相关文献】1.用不同酸溶方法对三类土壤中Pb,Cr,Ni,Cd,Mn,Cu,Zn的溶出比较 [J], 齐文启;曹杰山2.不同路域植被类型土壤对Cu2+和pb2+吸附特性的比较 [J], 张振斌;王思远;刘宛宜;杨楠;沈力;焦昕倩3.不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附与解吸的比较研究 [J], 梁晶;徐仁扣;蒋新;卞永荣;谭文峰4.南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征 [J], 吴新民;李恋卿;潘根兴;居玉芬;姜海洋5.矿山不同片区土壤中Zn、Pb、Cd、Cu和As的污染特征 [J], 廖国礼;吴超因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Pb(Ⅱ)在活性污泥中的吸附特性及形态迁移规律研究
中期报告
中期报告:Pb(Ⅱ)在活性污泥中的吸附特性及形态迁移规律研究
背景:随着人民生活水平的提高,工业化、城市化进程的加快,环
境污染问题日益突出,其中重金属污染成为了一个十分严重的问题。
目的:本研究旨在通过对Pb(Ⅱ)在活性污泥中的吸附特性及形态迁
移规律的研究,探究其周围环境与生态系统的安全性。
方法:本实验利用活性污泥对Pb(Ⅱ)进行吸附实验,通过改变吸附
条件(如pH、温度等),探究对其吸附特性的影响,并利用ICP-MS技
术对吸附后Pb(Ⅱ)的形态进行分析。
结果:实验结果显示,Pb(Ⅱ)在活性污泥中的吸附量受pH值、温度、吸附时间等因素的影响,其中pH值为影响最大的因素,当pH值为7.0时,吸附量最大。
此外,通过ICP-MS技术的分析,发现活性污泥对
Pb(Ⅱ)的吸附主要以离子态和可逆络合态为主,而不是不可逆结合态。
结论:本研究初步探究了Pb(Ⅱ)在活性污泥中的吸附特性及形态迁
移规律,为今后更深入的研究提供了基础,并为环境保护提供科学依据。
Pb(Ⅱ)在天然土壤纳米颗粒上的吸附-解吸:pH和离子强度的影响安伟强;孙慧敏;吕家珑;殷宪强;韦革宏;李俊【期刊名称】《农业环境科学学报》【年(卷),期】2016(035)003【摘要】选择提取自四种典型土壤的天然纳米颗粒作为吸附材料,研究了pH及离子强度(IS)对Pb(域)在四种天然纳米颗粒上的吸附-解吸的影响,旨在为有效地控制土壤铅的环境行为提供依据。
结果表明:在低pH时,四种土壤纳米颗粒Pb(域)吸附量随pH的增大而增大,当pH>5后吸附量达到最大且趋于稳定。
相同初始浓度下,四种吸附材料对Pb(域)的吸附能力依次为黄绵土纳米颗粒>塿土纳米颗粒>风沙土纳米颗粒>黑垆土纳米颗粒。
且四种土壤纳米颗粒的吸附量与离子强度(IS)有关,当IS为0.01 mol·L-1 NaCl时,Pb(域)吸附量最大,而0.1 mol·L-1 NaCl时吸附效果最差,吸附在低IS时形成内表面络合物,高IS 时形成外表面络合物。
Pb(域)解吸率随pH的增大而减小,pH为3时解吸率最大,pH>5后四种土壤纳米颗粒的解吸率降低。
在不同IS的解吸液中,IS越大Pb (域)的解吸率越大,解吸液为蒸馏水时解吸率最小。
四种土壤纳米颗粒解吸率大小顺序为风沙土纳米颗粒>塿土纳米颗粒>黑垆土纳米颗粒>黄绵土纳米颗粒。
【总页数】8页(P463-470)【作者】安伟强;孙慧敏;吕家珑;殷宪强;韦革宏;李俊【作者单位】西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100; 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100; 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100; 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学生命科学学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】X131.3【相关文献】1.离子强度、pH和HA对Eu(Ⅲ)在北山除碳酸盐土壤上吸附的影响 [J], 刘昇平;范桥辉;潘多强;王文华;李平;吴王锁2.pH和离子强度对海藻吸附Pb2+的影响研究 [J], 周洪英;杨超喜3.连续解吸中离子强度对可变电荷土壤和高岭石体系pH的影响 [J], 罗文贱;张政勤;陈勇;邹献中4.离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响:可变电荷土壤 [J], 邹献中;陈勇;谢卓文;艾绍英5.pH和Cu2+Zn2+对两种可变电荷土壤中吸附态Pb解吸行为的影响 [J], 杨金燕;杨肖娥;何振立;李廷强;章明奎;申屠佳丽因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
滑石对水中Pb(Ⅱ)吸附性能研究I. 引言- 研究背景和意义- 国内外研究现状- 研究目的和内容II. 实验设计- 实验样品制备- 实验条件设置- 实验方法说明III. 结果与分析- 滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能实验结果- 吸附动力学和等温吸附等参数分析- 吸附机理探讨IV. 结论- 滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能总结- 吸附机理分析和展望V. 参考文献I. 引言随着人类经济和社会的快速发展,各种工业废水和城市污水的排放量不断增加,其中含有大量的有害物质,如重金属污染物。
重金属污染物对环境和人类健康带来了巨大的威胁,因此治理重金属污染已成为环境领域的热点问题之一。
其中一种治理方法是使用吸附材料吸附重金属污染物,滑石是一种常见的吸附材料之一。
本文将对滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能进行研究,以期为重金属污染治理提供新的解决方法和理论基础。
国内外研究现状研究表明,滑石作为一种广泛存在天然环境中的岩石,具有较强的吸附能力。
此外,滑石作为一种廉价且易得的材料,广泛应用于污染治理中。
以往的研究主要集中在滑石对于Cu (Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等多种离子的吸附性能研究。
少数研究成果表明,滑石也能有效地去除水中的Pb(Ⅱ),但是这方面的研究还比较匮乏。
研究目的和内容本次研究旨在探究滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能,并分析吸附机理,以期为水质污染控制提供新的技术方法和理论支撑。
具体研究内容包括:1. 制备滑石样品并对其进行表征,包括元素分析、X射线衍射(XRD)分析、热重分析(TG)等;2. 研究滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能,并确定影响吸附能力的因素;3. 建立滑石对Pb(Ⅱ)的吸附等温线和吸附动力学模型,并对实验数据进行分析;4. 探讨滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附机理。
研究意义本次研究将深入了解滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能及机理,为其在水质污染治理中的应用提供理论支撑。
据研究表明,滑石对水中Pb(Ⅱ)的吸附能力优异,如能有效地去除水中Pb (Ⅱ),不仅可以改善地下水和自来水的质量,也可以降低重金属对水产养殖的影响,有利于人民健康和经济发展。
粘土矿物吸附重金属的研究李艳梅;任晓莉;杜云云;廉玲;张凤杰【摘要】采用蒙脱石和高岭石为吸附剂,研究了其对水中的Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附选择性.结果表明:蒙脱石的吸附容量大于高岭石.粘土矿物对重金属的吸附量随着pH值的增大而增大.在pH4,25℃的条件下,蒙脱石和高岭石对不同重金属离子的吸附容量大小顺序均为:Pb2+>Cu2+>Zn2+.通过吸附等温线的拟合,证实了蒙脱石对重金属离子具有良好的吸附选择性.【期刊名称】《天津农业科学》【年(卷),期】2011(017)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】蒙脱石;高岭石;重金属;吸附容量;吸附等温式【作者】李艳梅;任晓莉;杜云云;廉玲;张凤杰【作者单位】大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600;大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600;大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600;大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600;大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600【正文语种】中文【中图分类】X703.1近年来,随着工业的迅速发展,重金属污染废水的排放已越来越严重,由于重金属不能被生物降解而在水中富集造成水体污染,并通过食物链最终危害人体健康,对人类的生存构成了威胁。
为了保护和改善人类的生存环境,人们开展了旨在控制环境污染的矿物自净化工程研究。
因此,粘土矿物对重金属离子吸附特性研究成了当前科学领域研究的一个热点[1-2]。
而粘土矿物因其具有吸附性能良好、原料资源丰富、加工容易等特点,已在工农业生产等多个领域得到广泛应用[3-4]。
但这方面的研究多围绕廉价环境修复材料的开发角度开展工作,探讨粘土矿物对重金属的吸附机理的报道较少。
为此,本研究以蒙脱石和高岭石为吸附剂,研究对Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附选择性,以期为环境污染的控制和治理提供理论依据。
1 材料和方法1.1 试剂和仪器蒙脱石、高岭石、NaOH 、HCl、HNO3、CuCl2、PbCl2、ZnCl2和 CaCl2均为分析纯,低速台式离心机,pH-3C数字酸度计,THZ-82水浴恒温振荡器;日立Z-2000火焰原子吸收分光光度计。
《煤系高岭土磁性复合材料的制备及对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附的研究》一、引言随着工业化的快速发展,重金属污染问题日益严重,特别是铅(Pb(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))等重金属对环境和人类健康的潜在威胁,已经引起了社会的广泛关注。
煤系高岭土作为一种常见的非金属矿物资源,因其独特的物理化学性质和相对较低的成本,被广泛用于环保材料领域。
本研究的目的是通过制备煤系高岭土磁性复合材料,以提高其吸附性能,特别是对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附效果,为重金属污染治理提供新的方法和思路。
二、煤系高岭土磁性复合材料的制备1. 材料选择与准备本研究选择煤系高岭土为主要原料,通过引入磁性物质(如铁氧化物),制备磁性复合材料。
此外,还需要准备一些其他化学试剂和设备。
2. 制备方法采用溶胶-凝胶法,将铁氧化物与煤系高岭土混合,通过一定的温度和pH值条件,使两者结合形成磁性复合材料。
具体的操作步骤、时间和温度等条件需要根据实验结果进行调整和优化。
三、材料性能的表征通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,对制备的煤系高岭土磁性复合材料进行性能表征。
分析其晶体结构、形貌、元素组成等,以确定材料的性能和结构。
四、对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究1. 吸附实验方法在一定的温度和pH值条件下,将Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)溶液与煤系高岭土磁性复合材料进行接触,观察并记录吸附过程的变化。
通过改变溶液的浓度、接触时间、温度等条件,研究吸附效果的影响因素。
2. 吸附机理分析通过分析吸附前后的材料性能变化,结合理论计算和文献资料,探讨煤系高岭土磁性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附机理。
五、实验结果与讨论1. 实验结果记录不同条件下,煤系高岭土磁性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附效果,包括吸附量、吸附速率等数据。
2. 结果讨论分析实验结果,探讨煤系高岭土磁性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能与材料性能、实验条件的关系。
黏土矿物对重金属离子吸附选择性的研究摘要:在当今矿物学、环境科学、土壤化学等学科领域,矿物质与重金属离子间的相互作用已经成为备受关注的研究重点,通过蒙脱石、伊利石和高岭石在一定的介质条件下对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr3+五种重金属离子的竞争吸附实验研究,研究了三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性,Cr3+、Cu2+对于蒙脱石有很好的选择性,Cr3+、Pb2+对于高岭石和伊利石有较好的选择性,粘土矿物对重金属离子的吸附选择性与矿物的层电荷分布、重金属离子的水化热、电价、离子半径、有效离子半径等因素有关。
关键词:黏土矿物;重金属离子;吸附选择性粘土矿物的吸附作用分为选择性吸附和非选择性吸附。
选择性吸是化学吸附,受可变电荷表面的电量控制可变电荷表面是指由金属离子和羟基组成的表面,羟基暴露在其表面上。
层状硅酸盐矿物边缘由断键产生的铝醇、铁醇和硅烷醇,专性吸附量受介质的酸碱度控制。
非选择性吸附即交换吸附,是静电作用,受粘土矿物所带的永久电荷量控制。
选择性吸附则不同,它属于化学吸附,受可变电荷表面的电量控制可变电荷表面是指由金属离子和羟基组成的表面,羟基暴露在其表面上。
近年来,重金属离子污染对人类环境的危害引起了各国科学家的关注。
不同矿物对重金属离子的吸附具有明显的选择性,这已为一些研究所证实,但是目前有关研究的结果并不一致,而且研究的矿物比较单一,主要为蒙脱石。
为此,我们对蒙脱石、伊利石和高岭石对Cu2+,Pb2+,Zn2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子的吸跗选择性进行了实验研究,为环境污染的控制和治理提供实验依据。
1 材料与方法实验所用蒙脱、高岭石、伊利石,用BET法测定的三种粘土矿物的表面积,三种矿物的阳离子交换容量。
选择吸附实验所用的含Cu2+,Pb2+,Zn2+ 、Cd2+,Cr3+重金属离子的吸附溶液由近似等质量的化学纯试剂CuSO4·5H20、ZnCl2、Pb (NO3)2、CdCI2.5H2O和CrCI3·6H2O一起加人烧杯后再加适量的去离子水配成。
第7卷第5期环境污染治理技术与设备V o l.7,N o.52006年5月T echn i ques and Equ i p m ent for Env i ron m enta l Po ll uti on Contro l M ay 2006磷酸改性凹凸棒粘土对Pb 2+的吸附研究周守勇 薛爱莲 张 艳 王红艳 赵宜江(淮阴师范学院化学系,淮安223001)摘 要 研究了不同浓度磷酸改性凹凸棒粘土的比表面积、孔结构性质以及其对水中Pb(Ⅱ)的吸附。
结果表明,凹凸棒粘土磷酸改性后比表面积明显增大,具有明显的中孔分布;9m ol/L 磷酸改性处理的凹凸棒粘土吸附能力最佳,在改性凹凸棒粘土加入量为20~30g /L,水样p H =5条件下,废水中P b(Ⅱ)的被吸附率接近99%。
关键词 凹凸棒粘土 改性 含铅废水 吸附中图分类号 X131 2 文献标识码 A 文章编号 1008-9241(2006)05-0031-04Study on adsorption of Pb 2+i n sol uti on w ithphosphoric aci d m odifi ed attapul giteZhou Shouyong Xue A ilian Zhang Y an W ang H ongyan Zhao Y ijiang(Depart m en t of Ch e m istry ,H uai y i n Teachers Co ll ege ,H uai an 223001)Abst ract The pore struct u res and surface area of the H 3PO 4m od ified attapu l g ite w ere i n vestigated by n-itrogenad sorption .Further m ore ,adsorption o f Pb 2+on activated attapu l g ite w as syste m atica ll y st u died .The re -su lts sho w ed tha t the H 3PO 4m od ifi e d attapulg ite had obv i o us m eso -porous d i s tribution and larger surface area .The opti m al absorption conditi o n w as t h e attapulgite treated i n 9m o l/LH 3P O 4.The m odified attapu lgite used in Pb -containi n g w aste w ater treat m entw as w ith nearl y 99%of absoption rate .The opti m al technolog ical conditi o ns w ere 20~30g /L attapu l g ite add iti o n,sa m ple p H =5,w ith 20m in contacti n g .K ey w ords attapu l g ite ;modifica ti o n;Pb -contai n i n g w aste w ater ;adso r pti o n 资助项目:江苏省高校自然科学研究基金资助项目(03K J D150052);淮阴师范学院青年教师基金资助项目(05H SQN056)收稿日期:2005-02-08;修订日期:2005-06-01作者简介:周守勇(1973~),男,工学硕士,讲师,主要从事应用化学的研究式作。
研究与探讨不同粘土矿物材料对Pb 2+的吸附特征3王宜鑫 赵斌 汤炎 陈小峰 钱晓晴 封克(扬州大学环境科学与工程学院 江苏扬州225009) 摘 要 探讨了在不同矿物投加量、不同振荡时间、不同Pb 2+浓度、不同矿物颗粒细度和不同pH 条件下,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石3种粘土矿物对Pb 2+的吸附效果。
结果表明:对于具有可膨胀层间的粘土矿物而言,其对溶液中Pb 2+的吸附量不仅仅由单一的阳离子交换量所决定;Pb 2+在矿物表面的吸附过程是个迅速的过程,矿物对Pb 2+的吸附在10min 内即可完成;粘土矿物不同颗粒细度对Pb 2+的去除率有所不同,但考虑到实际应用中的成本问题,并非颗粒越细越好;就试验所采用的3种粘土矿物而言,其对Pb 2+的吸附效果是,钠基膨润土和沸石明显优于膨胀蛭石;较高的pH 有助于粘土矿物对溶液中Pb 2+的吸附,但考虑到实际操作的其他因素,不能把pH 调得过高。
关键词 粘土矿物 Pb 2+ 吸附The Absorption of Ch aracteristics of Pb 2+with Different Clay MineralsW ANG Y i 2xin ZH AO Bin T ANG Y an CHE N X iao 2feng QIAN X iao 2qing FE NG K e(Environment Science and Engineering College ,Yangzhou University Yangzhou ,Jiangsu 225009)Abstract In this paper ,the abs orption effect of three clay minerals ,Na 2bentonite ,expansibility vermiculite and zeolite ,on Pb 2+are stud 2ied in different conditions such as the am ount of minerals ,shaking time ,the concentration of Pb 2+,the granularity of minerals and pH value.The results show that the quantity of abs orption by expansibility clay mineral is not just decided by single CEC ;the abs orption of Pb 2+on clay mineral surface is a rapid process ,which is com pleted in ten minutes ;the different granularity of clay minerals have different abs orption ef 2fects on Pb 2+,but it is not the best way considering the cost in actual application.In this study the abs orption effect of Na -bentonite and zeolite on Pb 2+is obviously betterthan expansibility vermiculite ;the higher pH value helps the abs orption of Pb 2+,but the pH value can not be regulated too high considering other factors in actual operations.K eyw ords clay minerals Pb 2+ abs orption 铅是工业废水中主要重金属污染物之一,由于其不能被生物降解,因此各国均将Pb 2+列为水中优先控制的污染物。
矿山开采、金属冶炼、汽车尾气是环境铅污染的主要来源,此外还有燃煤、油漆涂料的污染。
每生产1t 铅,平均要排放含铅量约为0.3mg/L 的废水802100t 。
铅是作用于人体全身各系统和器官的累积性毒物,主要累积于神经、造血、消化、心血管等系统和肾脏。
经饮水、食物进入消化道的铅,有5%210%被人体吸收,损坏骨髓造血系统和神经系统。
铅污染不仅影响人体健康,而且影响儿童智力的发育[1]。
因此,有效治理铅污染是环境科学关注的热点问题之一。
近年来,有人研究用粘土矿物处理含Pb2+废水,并取得了一定的效果[227]。
但由于某种矿物在自然界的分布所造成的限制,不同地区在治理铅造成的污染时可能采用的矿物种类有所不同。
就同种矿物而言,其颗粒大小直接影响着对Pb 2+的吸附效率。
在实际操作过程中,矿物投入量的多少也和治理成本直接相关。
此外,在治理时的环境条件如pH 等也会影响粘土矿物对被吸附重金属离子的吸附量。
本实验以3种不同的粘土矿物为材料,研究不同条件下对Pb 2+的吸附效果,比较它们的吸附差异性。
1材料与方法试验采用3种粘土矿物,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石。
其中钠基膨润土的颗粒大小为:100目、200目、300目、500目;膨胀蛭石的颗粒大小为:20目、100目、200目、400目;沸石的颗粒大小为:20目、40目、100目、200目和300目。
Pb 2+的标准溶液由Pb (NO 3)2(分析纯)配制。
Pb 2+的测定采用原子吸收分光光度法。
由于不同矿物的吸附量差异较大,通过预试验后,对不同矿物的用量确定了一个合适的范围,故同一试验中不同矿物样品称取量不完全一致。
具体试验处理分述如下。
1.1 不同矿物投加量对Pb 2+去除的影响分别称取不同质量0.1g 、0.2g 、0.4g 、0.6g 、0.8g 、1.0g 的100目钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石于100m L 离心管中,再分别加入初始质量浓度为100mg/L Pb 2+溶液50m L(膨胀蛭石中加入的Pb 2+溶液初始质量浓度为50mg/L )。
每个处理设4个重复。
振荡30min (180r/min )后离心,用原子吸收法测定溶液中Pb 2+的剩余量。
1.2不同振荡时间对矿物吸附Pb 2+的影响分别称取100目钠基膨润土0.15g ,100目膨胀蛭石3“江苏省环境材料与环境工程重点实验室”基金资助项目。
・1・2007年第33卷第2期February 2007 工业安全与环保Industrial Safety and Environmental Protection0.4g和100目沸石0.5g于100m L离心管中,每种矿物共设28根离心管。
在膨润土和沸石中加入初始质量浓度为100mg/L的Pb2+的溶液50m L,在膨胀蛭石中加入50mg/L Pb2+的溶液50m L。
再分别振荡10min、20min、30min、40min、50min、60min、90min(180r/min)后,每次取出其中4根离心管作为4个重复。
1.3 不同矿物对溶液中Pb2+的恒温吸附曲线分别称取100目钠基膨润土0.15g、膨胀蛭石1.0g和沸石0.5g于100m L离心管中,每种矿物称取20根离心管。
分别加入初始质量浓度为50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L的Pb2+溶液50m L,每个浓度设4个重复。
振荡30min(180r/min)后离心。
1.4 不同颗粒大小对溶液中Pb2+的吸附影响分别称取不同目数钠基膨润土0.15g、膨胀蛭石0.4g 和沸石0.5g于100m L离心管中,每种细度设4个重复。
在钠基膨润土中加入初始质量浓度为100mg/L的Pb2+的溶液50m L,在膨胀蛭石中加入50mg/L的Pb2+的溶液50m L,振荡30min(180r/min)后离心。
1.5 溶液不同pH对粘土矿物吸附Pb2+的影响分别称取100目钠基膨润土0.15g,膨胀蛭石0.4g和沸石0.2g于100m L离心管中,每种矿物称取16根离心管。
再分别加入初始质量浓度为50mg/L,pH依次为2、3、、6的Pb2+溶液50m L后振荡30min(180r/min)。
以上均用原子吸收法测定溶液中Pb2+的剩余量。
2 结果2.1 不同矿物投加量对Pb2+去除的影响图1显示,随着钠基膨润土投加量的增加,Pb2+的去除率先逐渐升高后又有所降低并维持相对稳定;当钠基膨润土投加量为0.4g时,Pb2+的去除率最大,在99%以上;当钠基膨润土投加量大于0.4g时,Pb2+的去除率有所下降,但均在90%以上,由此可以看出,增加投加量并不一定能提高去除率。
随着膨胀蛭石投加量的增加,Pb2+的去除率逐渐升高;当膨胀蛭石投加量达到0.4g后,其对Pb2+的去除率超过90%;当膨胀蛭石投加量达到0.8g后,其对Pb2+的去除率超过99%。
随着沸石投加量的增加,Pb2+的去除率也逐渐升高;当沸石投加量为0.2g时,Pb2+的去除率达到80%以上;当沸石投加量为0.4g时,Pb2+的去除率达到90%以上。
图1 3种矿物不同投加量对Pb2+去除率的影响当钠基膨润土投加量为0.2g以上,膨胀蛭石投加量为0.6g以上,沸石投加量为0.8g以上时,溶液中Pb2+残留质量浓度均低于2.0mg/L,已低于G B897821996规定的第一类污染物最高允许排放浓度(Pb2+2.0mg/L)。
图2显示了单位质量粘土矿物对Pb2+的吸附能力。
显而易见,3种不同矿物对Pb2+的吸附量有显著差异,当投加量均为1g时,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石对Pb2+的吸附量分别为0.02290mm ol/g、0.01206mm ol/g和0.02379mm ol/g,沸石对Pb2+的吸附量最大,钠基膨润土次之,膨胀蛭石最小。
图2 3种矿物不同投加量以对Pb2+吸附量的影响2.2 不同振荡时间对矿物吸附Pb2+的影响由图3可以看出,3种矿物对溶液中Pb2+的吸附速度均很快,在振荡10min后已达到平衡。
其后随着振荡时间的延长吸附增加不大。
由此推测,延长振荡时间对Pb2+的去除率影响较小。
图3 不同振荡时间对Pb2+吸附量的影响2.3 不同矿物对溶液中Pb2+的恒温吸附曲线图4显示了溶液中Pb2+浓度与不同矿物之间的恒温吸附关系。
该恒温吸附曲线表明,当溶液中的Pb2+质量浓度超过200mg/L后,3种矿物对Pb2+吸附量不再增加。
在溶液中的Pb2+质量浓度低于200mg/L时,吸附量与溶液中的Pb2+浓度间呈直线关系。
可以用二元一次方程来分别加以表示。