论文部分内容阅读
目前，环境中有机、重金属复合污染问题已成为环境科学研究领域的热点。研究同时去除环境中有机、重金属复合污染的方法对于保护水环境和人体健康具有重要意义。本文采用阴离子型修饰剂十二烷基磺酸钠（SDS）复配修饰十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）修饰的两性修饰膨润土，制得BS-SDS两性复配修饰膨润土，通过X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FTIR）、有机碳含量（TOC）及比表面积测定（BET）表征修饰土结构；采用批处理法研究了BS-SDS两性复配修饰土对Cd2+、苯酚在单一和复合处理条件下以及对Cr (VI)单一处理条件下的吸附规律，同时考察了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响，并从吸附等温线、温度效应和热力学角度探索其吸附机制，目的在于为两性-阴离子有机修饰黏土用于环境污染修复提供理论和应用依据。论文取得的结果如下：（1）BS-SDS修饰膨润土的TOC含量与修饰比例呈正相关，而比表面积与修饰比例呈负相关；XRD图谱表明，随修饰比例由0增至100%CEC，BS-12对膨润土的修饰主要通过插层方式进入到膨润土层间；SDS对两性修饰膨润土的修饰随SDS修饰比例从0增至150%CEC有两种模式：当修饰比例小于100%CEC时，SDS主要通过电性引力与BS修饰膨润土表面负电荷相结合的形式进行修饰；当修饰比例大于等于100%CEC时，SDS与BS修饰膨润土表面通过电性引力相结合的负电吸附点位达饱和后，则主要通过疏水键形式修饰在土样表面。（2）BS单一和BS-SDS复配修饰膨润土对Cd2+的吸附能力较CK土样显著增强。各供试土样对Cd2+的平衡吸附量与修饰剂修饰比例呈正相关，50BS、100BS两性修饰基础上，土样对Cd2+的吸附量均呈现BS+150SDS＞BS+100SDS＞BS+50SDS>BS+25SDS＞BS＞CK的高低顺序，Langmuir模型适合描述供试土样对Cd2+的吸附等温线。Cd2+在修饰土上的吸附机制是离子交换吸附和表面负电荷的静电作用。（3）各土样对Cd2+吸附的温度效应由CK和BS两性修饰土的增温正效应逐渐向BS+150SDS两性复配修饰土的增温负效应转变。pH对修饰土吸附Cd2+影响不大。离子强度增大，各土样对Cd2+的吸附能力下降，但BS和SDS修饰比例的增加可以减弱离子强度对修饰土吸附Cd2+的影响。苯酚的共存对BS修饰土吸附Cd2+具有一定的促进作用，而对BS+SDS复配修饰土吸附Cd2+具有抑制作用。热力学参数结果表明，供试土样对Cd2+吸附是熵增控制的自发性过程，当SDS复配修饰比例小于100%CEC时，复配修饰土对Cd2+吸附为焓增、熵增过程；当SDS复配修饰比例大于等于100%CEC时，复配修饰土对Cd2+吸附为焓减、熵增过程。（4）BS修饰膨润土对苯酚的吸附能力较CK土样有所提高，但BS-SDS复配修饰膨润土对苯酚的吸附能力随SDS修饰比例增加显著降低，土样对苯酚的平衡吸附适合用Henry模型描述。50BS、100BS两性修饰基础上，土样对苯酚的吸附量总体上呈现BS+150SDS＜BS+100SDS＜BS+50SDS＜BS+25SDS＜BS＜CK的高低顺序。各土样以分配作用为主吸附苯酚。温度升高不利于各土样对苯酚的吸附。pH小于9.95时，随pH增大各土样对苯酚吸附量增加，pH大于9.95时，pH增大则不利于苯酚的吸附。离子强度增大各土样对苯酚的吸附先增强后降低，在KNO3浓度为0.1mol/L时对苯酚的吸附量最高。Cd2+的存在有利于100BS修饰土和SDS复配修饰比例≥100%的BS+SDS复配修饰土对苯酚的吸附。热力学参数表明，苯酚在各土样上的吸附为物理分配作用，是一种自发的放热过程。（5）各土样对铬的吸附等温线可用Langmuir模型进行描述。膨润土原土可通过共价键对CrO42-形成专性吸附，但其本身带有的负电荷又不利于其对阴离子CrO42-的吸附。BS修饰膨润土增加土样表面正电荷的同时也增加了土样表面的负电荷和疏水性，因此对CrO42-吸附较CK土样增加幅度不大，且随BS修饰比例增加CrO42-吸附量有所降低。BS+SDS复配修饰土能将溶液中部分CrO42-还原成Cr3+，表现出对铬具有很强的吸附能力，铬吸附量随SDS修饰比例增加而显著增加。