凹凸棒黏土复合材料的制备及对重金属离子的吸附性能研究
【摘要】随着工业的发展,重金属离子造成的污染日益加重,开发低成本高吸附容量的重金属离子吸附剂是当今社会迫切需要的。凹凸棒黏土(ATP)是一种八面体层状镁铝硅酸盐矿物,ATP的纳米晶体结构和内在的通道导致其具有高比表面积,广泛的应用于吸附方面。本文以凹凸棒黏土为载体,分别制备了聚苯胺／凹凸棒黏土(PANI/ATP)、零价铁／聚苯胺／凹凸棒黏土(ZVI/PANI/ATP)和类水滑石／凹凸棒黏土(HT1c/ATP)复合材料,探讨了复合材料对重金属离子的吸附原理。主要研究内容如下：1.利用离子交换方法处理的凹凸棒黏土具有较好的悬浮性能,采用悬浮静置聚合的方法合成了硝酸掺杂的PANI/ATP纳米复合材料,可使聚苯胺(PANI)均匀分散包覆在凹凸棒棒晶表面,主要研究了复合材料对含Cr(VI)废水的去除率。考察了吸附时间、物料配比、投料质量、温度和溶液pH值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明：配比m(An:ATP)=1:0.75,投料质量为0.5g,吸附50mgL-1的Cr(Ⅵ)溶液1h后吸附率为99.60%,残留Cr(VI)的浓度为0.2mgL-1,吸附过程是由配位作用为主的化学过程。2.原位聚合法制备盐酸、对甲苯磺酸掺杂的PANI/ATP复合材料。利用扫描电镜对复合材料进行形貌表征。研究了对Cr(Ⅵ)废水的吸附,考察了物料配比、pH值、投料量和吸附时间对其吸附性能的影响,对实验数据进行动力学和热力学分析。结果表明：当复合材料物料配比为苯胺、凹凸棒黏土和对甲苯磺酸的质量比例为1：1：1,最佳吸附时间为4h、溶液最佳pH值为2.0时,吸附容量达到最大80.70mgg-1。PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程,属于化学反应过程,Cr(Ⅵ)在复合材料上的吸附符合Langmuir表面单分子层吸附。3.采用悬浮静置聚合的方法合成硝酸掺杂的聚苯胺／凹凸棒(PANI/ATP)负载零价铁(ZVI)纳米复合材料,PANI/ATP表面负载ZVI粒子,解决了ZVI粒子分散难的问题。利用PANI的防腐性和导电性,解决了ZVI颗粒在处理六价铬Cr(Ⅵ)废水时容易被腐蚀和钝化的问题,结果表明,复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为4：1：4时,所制备的材料对Cr(Ⅵ)吸附容量能达到86.56mgg-1,复合材料作为一种处理水污染的新型吸附剂,在处理金属离子废水方面具有广阔的应用前景。4.本文采用共沉淀法制备HT1c,用ATP负载Mg-Al类水滑石(Mg-Al-HT1c)对含Ni(Ⅱ)废水的吸附。考察了pH值、投料量、吸附时间和温度对其吸附性能的影响,进行了热力学和动力学研究。使用SEM、FT-IR和XRD对复合材料进行表征。结果表明：该复合材料再生效果好,吸附过程符合Langmuir单分子层吸附,符合吸附动力学的物理扩散和化学反应,在pH=6.0,温度为50℃,初始浓度为150mgL-1时,吸附容量最高可达80.94mgg-1。分析了该吸附过程存在的吸附机理。
【作者】陆海林；
【导师】徐惠；
【作者基本信息】兰州理工大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】复合材料；零价铁；聚苯胺；凹凸棒黏土；类水滑石；吸附；Cr(Ⅵ)；Ni(Ⅱ)；
【参考文献】
[1]蔡伟民.乌江管道悬索桥施工控制研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[2]冷鹏.基于CAN和ZigBee的混合网络网关的设计与实现[D].太原科技大学,控制工程,2014,硕士.
[3]杨涛.桌面游戏的知识产权保护[D].西南政法大学,知识产权法学,2012,硕士.
[4]吴朋.火电厂自动化控制系统应用与研究[D].重庆大学,2002.
[5]张亚中,朱汉东,任敦占,立早.谈在《石油地球物理勘探》上发表论文的时效性[J].石油地球物理勘探,2004,02:244-247+125.
[6]肖海波.剪力钉推出试验有限元模拟及在钢—混组合梁桥分析中的应用[D].武汉理工大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[7]王秋实.纳米聚氨酯复合材料耐磨性能研究[D].北京建筑大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[8]王景翠.北一区断东三元复合驱开发效果评价方法研究[D].东北石油大学,油气田开发工程,2013,硕士.
[9]李鸿娟.吉兰泰盆地地下水化学特征及氟污染风险评价[D].长安大学,环境工程,2013,硕士.
[10]刘蕊.论歌剧与现代评剧《江姐》的音乐风格与演唱特色[D].燕山大学,音乐学与舞蹈学,2014,硕士.
[11]李支元.基于多属性决策理论的汽车销售客户满意度评价系统的研究[D].南京理工大学,计算机技术,2011,硕士.
[12]何业锋.群签名方案设计与分析[D].陕西师范大学,应用数学,2004,硕士.
[13]梁晓庆.基于CUDA的虚拟器官可视化系统[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2013,硕士.
[14]王晓文,田新,李凯,胡质健.收益管理决策行为及绩效水平的影响因素研究——以中国高星级酒店为例[J].旅游学刊,2013,09:25-33.
[15]张岚.基于JAVA WEB技术旅游服务网站系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[16]刘智.基于ZigBee的智能化草坪自动喷水系统[D].江苏科技大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[17]郑迎亚,薛彬,熊芝,邾继贵.室内空间测量定位系统布局仿真研究[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering.
[18]王莉萍.最优（v，3，4，1，Q）光正交码的存在性[D].广西师范大学,基础数学,2013,硕士.
[19]李新兰.基于非概率凸集的不确定性多目标优化及应用[D].湖南大学,机械工程,2011,硕士.
[20]宋尔萍.广义割圆序列与子集的伪随机性的研究[D].西北大学,基础数学,2014,硕士.
[21]李力.南非封闭公司法初探[D].湘潭大学,国际关系学,2003,硕士.
[22]项忠彪.基于顾客满意度的创新产品动态管理机制研究[D].浙江大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[23]陈少峰.非物质文化遗产的动漫化传承与传播研究[D].山东大学,专门史,2014,博士.
[24]张志芳.职校绩效工资管理信息系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[25]赫晓文.低碳校园建设研究[D].湖北工业大学,产业经济学,2013,硕士.
[26]黄娇玲,谢芝勋,谢丽基,滕丽琼,黄莉,刘加波,庞耀珊,邓显文,谢志勤,范晴,罗思思.基于纳米材料电化学免疫传感器检测禽呼肠孤病毒研究[J].中国农业科学,2014,05:1006-1012.
[27]傅霞.区分所有建筑物之管理团体研究[D].吉林大学,法律,2004,硕士.
[28]曾文晔,方路平,万铮结.医学图像处理平台3DSlicer的国际化方法[J].计算机系统应用,2013,07:7-11.
[29]刘小林.农村幼儿园户外游戏活动研究[D].山西师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[30]刘枞.绿色医院候诊空间设计策略研究[D].北京建筑大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[31]李振洋.农民工随迁子女平等受教育权研究[D].河北大学,宪法学与行政法学,2014,硕士.
[32]曾玉娟.有关对外汉语教学中课堂教学语言的研究[D].兰州大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[33]孙衢,李人厚.基于模糊动态模型的多变量系统模糊控制[J].自动化学报,2001,05:719-723.
[34]MAYAJACOME.创立一家基于相对优势的厄瓜多尔进口手工艺品公司[D].宁波大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[35]刘佩.青藏高原雪灾风险评估[D].青海师范大学,自然地理学,2012,硕士.
[36]张天宇.“通利大肠”调节COPD模型大鼠肺组织神经肽SP、VIP的实验观察[D].北京中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.
[37]饶上荣.工程图纸自动生成技术的研究与实现[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）,2000.
[38]王莹莹.当代大学生就业观研究[D].沈阳航空航天大学,思想政治教育,2013,硕士.
[39]勾长龙.低温纤维素降解菌的筛选及其复合菌系在牛粪堆肥中的应用研究[D].吉林农业大学,预防兽医学,2014,硕士.
[40]韩冬雪.中俄贸易影响因素的实证分析[D].辽宁大学,国际贸易学,2012,硕士.
[41]吴立国.双辊铸轧中牌号无取向电工钢组织、性能的研究[D].东北大学,材料加工工程,2011,硕士.
[42]韩伟,董志勇,邴斌,常中权,杨亮.多孔板压力特性的试验研究[J].水力发电学报,2014,06:126-131.
[43]陈文德.串行生产线无阻塞最优控制与调度[J].控制与决策,1996,03:374-377.
[44]张关泉,刘法启.一种不依赖于倾角的速度拾取方法[J].石油地球物理勘探,1995,03:319-328+442.
[45]战东阳.基于顾客价值的网络购物消费者满意度研究[D].山东财经大学,企业管理,2013,硕士.
[46]田小霞,刘晓霞.数据挖掘技术在客户保持中的应用研究[J].微计算机应用,2003,03:148.
[47]韩亦阳.地利集团资金集中管理体系设计研究[D].哈尔滨工业大学,会计,2014,硕士.
[48]张娥,冯耕中,战子玉.Web数据应用的利器——Web数据挖掘[J].情报学报,2002,06:686-690.
[49]杨梦.中国电信卫星移动通信营销渠道建设研究[D].北京化工大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[50]谭红.《三遂平妖传》世德堂本与嘉会堂本比较研究[D].山东师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
