改性钾长石对废水中苯酚、氨氮的净化研究

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本文对钾长石(YK)进行负载改性,考察其用于去除废水中的苯酚、氨氮的性能,主要从以下几方面进行研究:1.对钾长石改性方法进行筛选。研究表明用Ca(OH)2、Na2SiO3通过水合作用对钾长石进行负载,得到材料(HK)对氨氮的吸附效果较好。用十六烷基三甲基溴化铵对钾长石负载物(用CaO与Na2SiO3负载)进行有机改性,得到材料(CK)对苯酚有着良好的吸附效果。2.以钾长石为原料,先用氧化钙和硅酸钠对其进行负载,使其具有更多的微介孔结构,再用十六烷基三甲基溴化铵对其进行改性,合成得到的钾长石负载改性物CK对废水中苯酚进行吸附考察。结合单因素和正交实验得出CK的最优制备条件为:YK与CaO质量比为1:0.3、Na2SiO3质量分数为6%、CTMAB质量浓度为1.1%、CTMAB搅拌时间为1 h。用SEM、XRD、FTIR、BET和EDS mapping等表征分析钾长石改性前后其形貌、结构、成分的变化,表征结果表明:钾长石已被成功负载改性。3.考察了CK添加量、溶液初始p H值、吸附时间、苯酚初始浓度对CK吸附苯酚的影响,结果表明:苯酚去除率随着CK添加量的增加而增加;溶液呈中性时吸附效果较佳;吸附在1h时开始趋于平衡;随着苯酚初始浓度(50~3000 mg·L-1)的增加,CK对苯酚的吸附量可增加到30.64 mg·g-1并趋于饱和,该值是原材料的8.9倍多。并结合动力学、热力学、等温吸附模型进行拟合探究其吸附机理,准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能较好描述CK对苯酚的吸附过程。Langmuir、Freundlich等温吸附模型RL值与n值均介于合理区间,说明钾长石经负载改性后对吸附废水中的苯酚有利。△H<0,△G<0,?S<0,结合动力学模型结果可知,吸附过程是物理、化学吸附共存,能自发进行的熵减放热过程。4.用氢氧化钙和硅酸钠对钾长石进行负载,其负载条件为:YK与Ca(OH)2质量比为1:0.4,Na2SiO3总质量分数为5%。用SEM、FTIR和EDS表征负载前后材料的变化,分析可知:水化合成的钾长石负载物HK具有多孔结构、比表面积增大,对废水中氨氮具有较好的吸附效果。做HK对废水中氨氮静态吸附实验,并用动力学及等温吸附模型进行拟合探究其吸附机理。结果表明:吸附时间到6 h时吸附趋于饱和,随着氨氮初始浓度(100~1000 mg·L-1)的增加,HK对氨氮的吸附量也增加,吸附量最大可达到9.18 mg·g-1。准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能较好的描述此吸附过程,并且Langmuir等温吸附模型中分配因子RL均介于0~1,Freundlich等温吸附模型中n介于1~2,均能说明负载后的钾长石更易吸附废水中的氨氮。
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