凹凸棒石黏土(ATP)是富含镁的含水铝硅酸盐层链状黏土矿物,具有特殊的棒状晶体结构,由于ATP的链层晶体结构,因此ATP有许多独特的理化性质,主要包括吸附性、吸水性、脱色性、可塑性、催化性等性质,它被广泛用于化学,制药,农业和环境保护等各个行业。但是,天然ATP中的杂质含量很高,会影响ATP的理化性能,从而降低其吸附性。为了提高ATP的吸附性能,需要在使用前对其进行改性。ATP的改性方法一般分为无机改性,有机改性。无机改性包括提纯、超声微波改性等。有机改性包括酸改性、盐改性、有机改性等。与酸改性和有机改性相比,盐改性残留溶液的污染小,易于处理,相对便宜且毒性较小。盐改性主要基于金属盐,例如氯化铁,硫酸亚铁,氯化铝和氯化钠。在被金属盐改性后,金属阳离子起到平衡硅氧四面体上的负电荷的作用。这种电价低,半径大的离子与结构单元的相互作用力弱,因此层间阳离子可交换。同时,由于在层间溶剂的作用下易于分散和剥离,ATP具有大的比表面积,并且活性位点的数量增加,从而提高了其吸附性能,本研究内容主要针对盐改性进行相关的一些研究。本文的目的是通过盐改性提高ATP的吸附能力。在不同条件下的盐改性制备了五种不同比例的盐改性复合吸附剂。使用扫描电子显微镜(SEM),傅立叶红外光谱(FT-IR)和粉末衍射(XRD)对盐改性的复合吸附剂进行表征。SEM观察和改性前后的ATP结构分析表明,与未改性ATP相比,盐改性ATP具有清晰的孔结构和均匀分散的棒状晶体。FT-IR和XRD表征表明,阳离子交换,盐改性后ATP表面负电荷和活性位点的增加,阳离子交换起主要作用。研究内容如下。(1)通过单因素实验,研究了吸附时间(h)、p H、温度(℃)、吸附剂投加量(g)、吸附质浓度(mg/L)等因素对盐改性ATP吸附亚甲基蓝(MB)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)吸附性能的影响,结果发现盐改性ATP对亚甲基蓝(MB)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附性能优于ATP。(2)根据单因素实验结果,设计了盐改性ATP复合吸附剂吸附亚甲基蓝(MB)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的正交实验,盐改性ATP对MB的最优复合吸附条件为:盐改性ATP的投加量为0.800 g、吸附时间1.5 h、温度30℃、p H=3,此时的吸附率为93.52%。影响实验主要因素的影响大小为:盐改性ATP的投加量(g)>吸附时间>p H>温度。盐改性ATP对Cu(Ⅱ)的最优复合吸附条件为:盐改性ATP的投加量为0.600 g、吸附时间3 h、温度30℃、p H=2,此时的吸附率为85.57%。影响实验主要因素的影响大小为:温度>盐改性ATP的投加量(g)>p H>吸附时间。盐改性ATP对Cr(Ⅵ)的最优复合吸附条件为:盐改性ATP的投加量为0.600 g、吸附时间4 h、温度20℃、p H=5,此时的吸附率为82.89%。影响实验主要因素的影响大小为:盐改性ATP的投加量(g)>温度>吸附时间>p H。(3)循环脱附实验证明,盐改性ATP呈现出良好的脱附再生性能,经过一定次数的吸脱附后,仍然存在一定的吸附性能,经三次脱附,吸附率仍能达到50%左右。(4)研究了盐改性ATP对MB、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附热力学和动力学。结果表明,吸附热力学是符合Freundlich等温吸附模型的多分子层吸附,吸附动力学模型与准二级动力学模型拟合一致,表明吸附过程是化学吸附。