Zn/Al类水滑石制备及其吸附去除水中阴离子表面活性剂性能研究

摘要

采用液相共沉淀法制备锌铝类水滑石，在500℃下焙烧类水滑石转化为锌铝复合氧化物。用透射电镜、扫描电镜、X-射线衍射图谱、红外图谱、热重-差热扫描量热分析、BET表面积、微电泳技术等手段对LDH和LDO的形态、结构形貌、热稳定性、材料表面性质进行表征。分别用锌铝类水滑石及其复合氧化物对水中阴离子表面活性剂进行吸附，对实验条件和主要影响因素进行研究，并对其吸附机理进行了探讨。用焙烧的方法对锌铝复合氧化物进行再生，并对其再生性能进行研究。研究结果表明： (1)通过合理控制实验合成条件可制备出成熟的锌铝类水滑石颗粒。成熟样品为六边形片状颗粒，具有晶相单一、形状规则、晶粒均匀的特点。样品颗粒表面粗糙多孔，利于进行吸附。 (2)不同Zn/Al比类水滑石中，Zn/Al为2：1的类水滑石(2Zn/Al-LDH)对SDBS的去除效果最好。SDBS在2Zn/Al-LDH材料上的吸附等温曲线与Langmuir吸附等温模型十分吻合，饱和吸附量可达2760.9mg/g。可见，2Zn/Al-LDH可用于处理的低浓度的阴离子表面活性剂废水。 (3)焙烧类水滑石可有效吸附去除水中SDBS，最佳焙烧温度为500℃。2Zn/Al-LDO最佳投加量为0.1g/L，最佳pH范围为4～10，最佳吸附时间为30rain。其它阴离子特别是多价阴离子(如PO<,4><'3->和SO<,4><'2->。)的存在会影响SDBS的吸附。 (4)SDBS在2Zn/Al-LDO材料上的吸附等温曲线与Langmuir吸附等温模型十分吻合。2Zn/Al-LDO在T=10℃、T=25℃和T=40℃的饱和吸附量有逐渐降低的趋势。但是在T=40℃饱和吸附量仍可以达到4869.5mg/g，可见2Zn/Al-LDO作为阴离子表面活性剂吸附剂具有广泛的温度适应性。 (5)用焙烧的方法可对2Zn/Al-LDO进行多次再生，2Zn/Al-LDO和再生后样品吸附SDBS试验数据与Langmuir吸附等温线相符合。2Zn/Al-LDO、一次再生和二次再生的饱和吸附量有逐渐降低的趋势，但是二次再生后饱和吸附量仍可以达到3511.5mg/g。 (6)2Zn/Al-LDO可有效吸附去除水中的DBS，通过实验得到最佳实验条件：最佳投加量为0.2g/L，最佳吸附时间为30min时，有效pH范围为4～10。DBS在2Zn/Al-LDO材料上的吸附等温曲线与Langmuir吸附等温模型十分吻合，饱和吸附量可达1819.3mg/g。 (7)Zn/Al类水滑石主要是通过表面吸附来吸附去除水中的阴离子表面活性剂，而Zn/Al复合氧化物吸附水中的阴离子表面活性剂是一个表面吸附和离子插入的联合过程，以表面吸附为主。与Zr/Al类水滑石相比，Zn/Al复合氧化物具有吸附速度快、吸附容量大、药剂投加量小、去除效果明显和可再生的特点，因此更适合作为阴离子表面活性剂吸附剂使用。

目录

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摘 要

第一章前言

1.1水滑石及类水滑石简介

1.1.1类水滑石结构

1.1.2类水滑石的物理化学性质

1.1.3类水滑石的应用

1.1.4类水滑石复合氧化物

1.2表面活性剂废水

1.2.1表面活性剂

1.2.2表面活性剂废水

1.3研究背景及意义

第二章实验部分

2.1实验仪器和药剂

2.1.1实验仪器

2.1.2实验药剂

2.2实验方法

2.2.1吸附材料的制备

2.2.2吸附材料的表征

2.3吸附实验内容及方法

2.3.1吸附实验

2.3.2分析方法

第三章结果与讨论

3.1 Zn/Al吸附剂合成及表征

3.1.1 Zn/Al摩尔比对样品合成的影响

3.1.2 pH对样品合成的影响

3.1.3 Zn/Al类水滑石热分析

3.1.4 Zn/Al类水滑石红外分析

3.1.5Zn/Al类水滑石合成及表征结论

3.2 Zn/Al类水滑石对SDBS吸附作用研究

3.2.1不同Zn/Al比类水滑石对去除率的影响

3.2.2投加量对去除率的影响

3.2.3吸附时间对去除率的影响

3.2.4 pH对去除率的影响

3.2.5吸附等温线

3.2.6 Zn/Al类水滑石吸附十二烷基苯磺酸钠机理探讨

3.2.7结论

3.3 Zn/Al类水滑石复合氧化物对SDBS吸附作用研究

3.3.1焙烧温度对去除率的影响

3.3.2投加量对去除率的影响

3.3.3吸附时间对去除率的影响

3.3.4 pH对去除率的影响

3.3.5竞争性阴离子对去除率的影响

3.3.6吸附等温线

3.3.7 Zn/Al类水滑石复合氧化物再生研究

3.3.8 Zn/Al类水滑石复合氧化物吸附SDBS机理探讨

3.3.9结论

3.4 Zn/Al类水滑石复合氧化物对十二烷基磺酸钠吸附作用研究

3.4.1投加量对去除率的影响

3.4.2吸附时间对去除率的影响

3.4.3 pH对去除率的影响

3.4.4吸附等温线

3.4.5结论

第四章结论

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文