摘要: 膨润土在我国的储量富厚，它是一种含水层状铝硅酸盐粘土。由于膨润土具有较大理论比表面积、离子交换性等特殊物理化学性质，膨润土及改性膨润土在废水治理和土壤修复方面的应用广泛，所以对膨润土材料的研究和应用也具有实用价值和现实意义。本文基... 展开 膨润土在我国的储量富厚，它是一种含水层状铝硅酸盐粘土。由于膨润土具有较大理论比表面积、离子交换性等特殊物理化学性质，膨润土及改性膨润土在废水治理和土壤修复方面的应用广泛，所以对膨润土材料的研究和应用也具有实用价值和现实意义。本文基于原始膨润土对废水中重金属离子的吸附效果，对膨润土进行有机改性和无机改性，利用现代分析手段对材料进行表征，并将改性材料应用于水溶液中重金属离子和有机物的吸附实验，探索改性材料对目标物质的吸附机理及影响因素，丰富了膨润土的功能化改性方法，并提供理论依据和技术基础。具体研究内容如下： （1）第一章综述了世界水问题以及我国水资源的现状，重金属废水的来源和有效的治理手段，简介了膨润土作为天然粘土吸附剂在环境治理方面的重大作用，结合膨润土的性质探究其无机和有机改性方法的原理，介绍改性膨润土吸附剂在实际应用方面的效果。 （2）第二章实验探索了原始膨润土的吸附性能，利用钠基膨润土和锂基膨润土吸附水溶液中的Pb2+和Cu2+。实验探究了不同因素对吸附结果的影响，最终结果表明：钠基膨润土的吸附效果优于锂基膨润土。动态吸附实验中，Pb2+和Cu2+的最优吸附量分别为111.0 mg/g和56.2 mg/g；等温吸附实验中，Pb2+和Cu2+的最优吸附量分别为149.8 mg/g和63.0 mg/g。根据吸附数据，结合膨润土表征结果，所以将钠基膨润土作为后续改性实验的天然材料。 （3）第三章提出了一种无机酸活化与硅烷化有机改性相结合的改性方法。利用0.5M、2.0 M和4.0 M三种不同浓度的盐酸对天然膨润土进行不同程度的活化，再对活化膨润土进行硅烷化改性。利用枝接于活化膨润土表面的 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）具有的氨基功能基团，与水溶液中的镉离子产生螯合作用形成络合物，达到吸附和去除重金属离子的效果。数据分析结果表示: 动态吸附符合拟二级动力学吸附模型，等温吸附与Langmuir等温吸附模型一致，所以在吸附过程中化学吸附占主导。最佳吸附剂为4.0 M盐酸活化的改性膨润土Ben-NH2-4.0M，动态吸附和等温吸附的最大吸附容量分别为60.8 mg/L和161.3 mg/L。所以在一定酸浓度范围内，较高浓度酸活化的膨润土改性吸附剂具有更好的重金属离子去除能力，其作为潜在吸附剂可广泛应用于众多领域。 （4）第四章研究出一种包含镧离子的类水滑石改性膨润土吸附剂（Ben-HTlc）。利用各种手段对尿素水解法合成的吸附剂进行全面的表征，实验探索了改性膨润土对水溶液中重金属离子和染料的吸附行为。为了得到三种元素的最佳吸附条件，实验优化了溶液pH值、作用时间、目标溶液浓度等实验条件。对铅离子、铜离子和甲基橙（MO）的单组分吸附，溶液pH值控制在6.5±0.1，动态吸附在20 min内达到吸附平衡，等温吸附最大吸附量分别为384.6 mg/g、156.3 mg/g、333.3 mg/g。Langmuir方程估算的三种物质的吸附容量次序为：Pb2+> MO > Cu2+。再生吸附实验研究中，改性材料表现出优异的重复吸附性能和良好的再生吸附能力。以上优异的吸附结果说明类水滑石改性的膨润土能有效吸附水溶液中的重金属离子和染料，展现出类水滑石改性膨润土在污染物吸附去除方面的潜力。 （5）第五章叙述了全文的研究结论、创新点以及展望，为后续的研究提供研究思路和技术支持。 收起