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1、文章编号:100024734(2001)0320470203柱撑蒙脱石吸附水中硫酸根离子的实验研究刘桂荣廖立兵(中国地质大学材料科学与工程学院,北京100083)摘要:在实验条件下,制备了两种柱撑蒙脱石,用X射线衍射分析和BETN2比表面积分析对其进行了表征,并对水中的硫酸根离子进行了吸附试验,通过正交实验研究了柱撑蒙脱石对水中硫酸根离子的吸附率、吸附容量及其与硫酸根离子初始浓度、pH值、吸附时间等因素间的关系,确定了它们吸附硫酸根离子的适宜条件,并与钠蒙脱石对水中硫酸根离子的吸附情况进行了对比。在此基础上初步探讨了吸附的机理,认为Al13
2、及Al2O3柱撑蒙脱石具有很强的吸附硫酸根离子的能力,在pH分别为4和5时硫酸根离子去除效果最好。关键词:柱撑蒙脱石;吸附;硫酸根离子中图分类号:P579;TB383文献标识码:A作者简介:刘桂荣,女,1970年生,硕士,矿物学专业.的样品,与100ml一定质量浓度的SO2-溶液同柱撑蒙脱石是将一些聚合羟基金属阳离子引入到蒙脱石层间使其孔道特性和热稳定性都有所提高的一种新型孔道吸附材料。柱撑蒙脱石用于污水处理方面起步较晚,而且主要集中于有机物和无机阳离子1,2的处理,在处理阴离子3和酸根离子3,4的报道较少,而用于处理硫酸根离子的报道未曾见
3、到。一些工矿企业废水富含硫酸根离子,传统的治理方法是用电气石、石灰石综合或生物处理,但总是难以获得满意的效果。本研究的主要目的是对蒙脱石进行柱撑改性后用于硫酸根离子的吸附,开发一种价格低廉、用于工业含硫酸根离子污水处理的吸附材料。4置于250ml三角瓶中,在指定的pH值、室温(25℃)条件下,以180r/min速度恒温振荡一定时间,然后过滤,取清液测定SO2-的浓度。SO2-44的浓度用重量法测定。不同浓度的SO2-溶液是44()用NaSO分析纯配置。22结果与讨论粉晶X射线衍射结果见图1,被测样品的层间距分别为Ca2MT:d(001)=1
4、.5801nm,Na2MT:d(001)=1.2475nm,Al13PMT:=d(001)1.8187nm,Al2O3PMT:d(001)=1.7859nm,表明柱撑蒙脱石层间距已明显增大,与文献报道值相近。Al13PMT和Al2O3PMT的BET比表面积测试图结果分别为133m2/g和170m2/g,均较未1样品与实验方法实验所选用的蒙脱石为安徽省黄山市产的钙基蒙脱石。蒙脱石经粉碎、提纯、干燥、研磨后过180目,柱撑蒙脱石的制备方法参照文献5。用粉晶X射线衍射法和BETN2比表面积测试仪对钙蒙脱石(记为Ca2MT)、钠蒙脱石(记为Na2M
5、T)、柱撑蒙脱石(记为Al13PMT)以及350℃焙烧后的蒙脱石(记为Al2O3PMT)分别进了分析,以检测柱撑的效果。用Na2PMT、Al13PMT、Al2O3PMT分别进行2柱撑蒙脱石的比表面积(50～60m/g)有所增加,但与文献5的报道值相比偏低。2-为了获得铝柱撑蒙脱石对SO4离子的最佳吸附条件并与未柱撑蒙脱石进行对比,进行了三组正交实验。表1列出了正交实验考虑的影响因素及所采用的水平。结果表明,在实验条件下,2-Na2MT吸附前后溶液中SO4离子浓度变化不大,吸附容量最大仅为9mg/g,最高去除率仅为7%,而Al13PMT的吸附
6、容量可达22mg/g,去除率为26%;Al2O3PMT的吸附容量为35mg/g,去对SO2-的吸附实验。实验方法是:称取一定质量4收稿日期:2000211217从图2c可以看出随着样品用量的增加,对硫酸根离子的吸附率呈直线增加的趋势。当Al2O3PMT样品为15g/L时吸附率可达86.4%;Al13PMT样品为15g/L时,吸附率可达73%。图1样品的粉晶X射线衍射图Fig.1.XRDpatternsofthesamples.(中国地质大学X光室测定)除率为20%。通过正交实验方差分析,得出各因素对Al2O3PMT和Al13PMT的除硫酸根
7、离子性能影响程度大小依次为:pH值>初始浓度>投放量>时间。确定的各种样品的最佳吸附条件见表2。表1正交实验设计Table1.Orthogonalexperimentdesign2-振荡时间SO4初始浓度投样量影响因素pH/h/(mg/L)/mg各因素水平35725035045034525030035095507400正交表L16(44)表2样品最佳吸附条件Table2.Optimumadsorptionlevelsofthesamples图2样品用量对吸附效果的影响Fig.2.Effectsofsamplequantitiesonthea
8、dsorptioneffectiveness.2-振荡时间SO4初始浓度投样量样品pH/h/(mg/L)/mgAl13PMTAl2O3PMT9555055045350350在投样
