本文首先对天然膨润土进行了提纯试验,讨论了最佳提纯参数;而后对提纯膨润土进行了微波和钠化改性试验,分别讨论了其最佳改性参数,并对改性结果进行了分析;最后对天然膨润土和改性膨润土吸附废水中重金属Cr6+,Cr3+和Ni2+的影响因素进行了系统研究,确定了膨润土吸附重金属废水的最佳条件,并探讨了吸附机理。本文还利用X射线衍射分析和电子扫描电镜分析等手段对天然土、提纯土和改性土进行了测试,分析了其基本物化性能。
    试验用膨润土为陕西洋县天然钙基土,该地区膨润土资源储量大(近亿吨),易开采。通过试验得出了对其提纯的最佳参数,矿浆质量分数15%,分散剂用量0.2%,pH 7.0。两种改性土的最佳制备条件,微波改性土为:功率800W条件下微波活化7min;钠化改性土为:微波加热时间3.5min,乙醇用量V乙醇/m膨润土为7mL/g,钠化剂用量m氯化钠/m膨润土为25/4。对重金属离子的吸附效果对比表明,改性土的吸附效果明显优于天然土。吸附Cr3+最佳条件:m三价铬/m膨润土为10mg/g,振荡吸附20min,pH为7.0,Cr3+的去除率可由天然土的80.5%提高到98.5%以上,剩余浓度<1.5mg/L;吸附Ni2+废水的最佳条件为:m镍/m膨润土为10mg/g,振荡吸附15min,pH 7.0,Ni2+的去除率由天然土的78.0%提高到99.0%,浓度<1.0mg/L。经振荡吸附后,Cr3+和Ni2+的剩余浓度都达到(污水综合排放标准)GB8978-1996一级排放要求。无论是天然土还是改性土对Cr6+的吸附效果都不理想,这是因为Cr6+在水中以Cr2O72-阴离子形式存在,与硅氧负电结构发生相斥现象。经硫酸亚铁还原后Cr6+的去除率有明显提高,但仍略低于Cr3+的去除率。天然土和改性土吸附废水中重金属离子的性能和机理研究结果表明,膨润土对水中Cr3+和Ni2+的吸附既符合Langmuir吸附等温方程也符合Freundlich吸附等温方程。研究结果对利用膨润土吸附性能处理重金属的废水有一定的理论和实践意义,同时为开发洋县膨润土资源提供了理论数据,开拓了一条应用途径。
1 前言 12-24
    1.1 重金属废水概述 12-14
        1.1.1 重金属废水的来源 12
        1.1.2 重金属废水的危害 12-13
        1.1.3 重金属废水的处理方法 13-14
    1.2 膨润土概述 14-19
        1.2.1 膨润土的主要成分及其基本结构 14-16
        1.2.2 膨润土的种类 16-17
        1.2.3 膨润土的矿物学特性 17-18
        1.2.4 国内膨润土资源的分布状况 18
        1.2.5 洋县膨润土资源现状 18-19
    1.3 膨润土改性研究进展 19-21
        1.3.1 膨润土的高温焙烧改性 19
        1.3.2 膨润土的钠化改性 19-20
        1.3.3 膨润土的有机改性 20-21
    1.4 改性膨润土吸附废水中重金属离子的研究进展 21-22
    1.5 研究的目的及意义 22-24
2 研究方法、试验试剂及设备 24-31
    2.1 研究的技术路线 24-25
    2.2 试验的主要试剂及设备 25-26
    2.3 试验方法 26-27
        2.3.1 提纯试验方法 26
        2.3.2 改性试验方法 26-27
        2.3.3 处理重金属废水试验方法 27
    2.4 膨润土的性能表征方法 27-30
        2.4.1 吸蓝量的测定 27-28
        2.4.2 胶质价的测定 28-29
        2.4.3 膨胀倍的测定 29
        2.4.4 阳离子交换量的测定 29-30
        2.4.5 pH值的测定 30
        2.4.6 X射线衍射分析 30
        2.4.7 环境电子扫描电镜分析 30
    2.5 重金属离子浓度的测定方法 30-31
        2.5.1 六价铬浓度的测定方法 30
        2.5.2 三价铬浓度的测定方法 30
        2.5.3 镍离子浓度的测定方法 30-31
3 膨润土的提纯试验研究 31-37
    3.1 天然膨润土的基本物化性能 31-33
        3.1.1 天然膨润土的化学组成 31
        3.1.2 天然膨润土的物理性质 31
        3.1.3 天然膨润土的特性 31-33
    3.2 膨润土提纯试验研究 33-35
        3.2.1 制浆分数对提纯效果的影响 33
        3.2.2 添加剂用量对提纯效果的影响 33-34
        3.2.3 pH对提纯效果的影响 34-35
    3.3 提纯土的性能表征 35-36
        3.3.1 提纯土的物化性能表征 35
        3.3.2 提纯土的XRD图表征 35-36
    3.4 小结 36-37
4 膨润土微波和钠化改性试验研究 37-43
    4.1 膨润土微波改性试验研究 37-39
        4.1.1 活化时间对微波改性效果的影响 37-38
        4.1.2 微波改性土的性能表征 38-39
    4.2 膨润土钠化改性试验研究 39-42
        4.2.1 微波加热时间对钠化改性效果的影响 39
        4.2.2 乙醇用量对钠化改性效果的影响 39-40
        4.2.3 钠化剂用量对钠化改性效果的影响 40-41
        4.2.4 钠化改性土性能表征 41-42
    4.3 小结 42-43
5 改性膨润土处理含铬废水试验研究 43-53
    5.1 改性膨润土处理六价铬废水试验研究 43-44
        5.1.1 膨润土对六价铬的吸附试验研究 43
        5.1.2 膨润土对六价铬还原产物的吸附试验研究 43-44
     5.2 改性膨润土处理三价铬废水试验研究 44-47
        5.2.1 振荡吸附时间对处理效果的影响 44-45
        5.2.2 pH对处理效果的影响 45-46
        5.2.3 膨润土用量对处理效果的影响 46-47
        5.2.4 原水初始浓度对处理效果的影响 47
    5.3 吸附等温线与吸附饱和土的性能表征 47-51
        5.3.1 吸附等温线 47-49
        5.3.2 膨润土去除三价铬吸附等温线 49-51
        5.3.3 吸附饱和土性能表征 51
    5.4 小结 51-53
6 改性膨润土处理含镍废水试验研究 53-59
    6.1 振荡吸附时间对处理效果的影响 53
    6.2 pH 对处理效果的影响 53-54
    6.3 膨润土用量对处理效果的影响 54-55
    6.4 原水初始浓度对处理效果的影响 55
    6.5 吸附等温线与吸附饱和土的性能表征 55-58
        6.5.1 膨润土去除镍离子吸附等温线 55-58
        6.5.2 吸附饱和土性能表征 58
    6.6 小结 58-59
7 结论 59-60
    7.1 结论 59
    7.2 不足与展望 59-60
致谢 60-61
参考文献 61-62