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在工业化进程中,重金属离子的污染正日益威胁着人类的生存环境。粘土矿物在自然界中广泛分布,主要是以铝、镁为主的一类硅酸盐矿物,基本结构单元大多数是硅氧四面体和铝氧八面体,其形成过程中常会发生同晶替代,使得晶层间产生负电荷,这种特殊分子结构及不规则性的晶体缺陷,使其对重金属离子具有良好的吸附性能。
本文选取以蒙脱石为主要矿物成分的膨润土,以高岭石为主要矿物成分的高岭土和伊利石作为实验材料,采用静态吸附实验,分别考察了三种矿物材料对溶液中Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附效果。考察了pH值,吸附剂用量,温度,吸附时间等因素对吸附效果的影响;并分别测定出同种离子在三种粘土矿物上的吸附特征,从而比较出膨润土、高岭土、伊利石的吸附能力;针对实际废水中常同时存在几种或多种重金属离子,本文也通过实验研究了多种离子共存时离子间的竞争吸附特征,确定了粘土矿物对Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附选择性;通过解吸附实验研究了使用过的膨润土、高岭土、伊利石对重金属离子的吸附稳定性。
研究表明:在一定范围内,增加吸附剂用量,提高溶液pH值、吸附温度,延长吸附时间,都能不同程度地提高重金属离子的吸附率;同等实验条件下,膨润土对重金属离子的吸附能力最强,伊利石其次,高岭土最弱;每种粘土矿物对重金属离子的吸附也具有选择性,膨润土的选择性顺序为Cu2+>Cd2+>Pb2+;高岭土和伊利石的选择性都为Pb2+>Cu2+>Cd2+;膨润土对重金属离子吸附符合Freundlich吸附模型,高岭土对重金属离子的吸附符合Langmuir吸附模型,伊利石对重金属离子的吸附符合Langmuir吸附模型,三种粘土矿物材料对金属离子的吸附都符合准二级动力学模型;膨润土、高岭土、伊利石对重金属离子的吸附具有一定的稳定性。