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膨润土的无机—有机改性、表征及其应用

作　者: 王静
导　师: 马红竹
学　校: 陕西师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 吸附氧化降解无机-有机改性膨润土甲基橙染料废水苯酚废水
分类号: X791
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

直以来,水污染都是一个全球普遍关注的问题。随着社会的迅速发展和工业化水平的不断提高,印染行业也得到了较快的发展,因此由印染废水所引起的水污染是不容忽视的。现代染料不仅种类繁多,且其长期暴露在阳光、水体以及其他恶劣条件下也不易降解。偶氮染料是一种重要的商业合成染料,由于其易溶、成本低、色彩多样而得到广泛应用,但其是一种致癌的有机物,一旦进入到人体内,通过肝脏内还原酶的催化使其裂解为一些芳香胺,这些物质将会导致肠癌的发生。本文主要以甲基橙水溶液为模拟染料废水,分别采用浸渍法和固相研磨法两种方法制备无机-有机联合改性膨润土,对其进行了吸附处理研究,同时也将固相研磨法制得的改性膨润土对苯酚废水进行了氧化降解处理。论文第一部分首先介绍了染料的特点及性质,其次分析染料废水的危害,然后对染料废水的处理现状及处理方法进行了阐述,特别强调膨润土在染料废水中的应用。最后提出了本论文的研究目的、内容及创新点。论文第二部分介绍了吸附剂Al/CTAB-bent的制备方法以及响应曲面法在制备过程中条件优化的应用,制得的吸附剂对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)两种染料废水的脱色率均达到99%以上。论文第三部分探究了吸附剂Al/CTAB-bent在MO吸附处理过程中各因素的影响,得到吸附的最佳条件为：接触时间30min、吸附剂用量0.5g、反应初始pH大于3、反应温度293K、MO初始浓度100mg L-1,此时MO的脱色率达到99%以上。同时对吸附过程动力学和热力学进行了研究,发现吸附剂对MO的吸附更符合准二级动力学模型；吸附等温线比较符合Langmuir模型；吸附为自发且放热过程。论文第四部分用固相研磨法制得了兼具催化氧化作用的改性膨润土(KMnO4/CTAB-bent),并将其用于MO染料废水的处理。通过对合成因素的探究,得到KMnO4/CTAB-bent制备的最佳配比为bentonite:KMnO4:CTAB的质量比为100：60：17,最佳活化时间为2h,最佳活化温度为383K。通过对MO处理过程影响因素的探讨,发现pH对处理过程有重要影响,pH≦2时,主要以氧化作用为主,pH增大,吸附作用逐渐增强并取代氧化作用而占主导地位；温度升高不利于吸附的进行。吸附模型与热力学参数计算结果表明：吸附剂对MO的吸附更符合准二级动力学模型；吸附等温线比较符合Freundlich模型；吸附为自发且放热过程。KMnO4/CTAB-bent连续使用四次仍具有良好的稳定性及活性。论文第五部分将KMnO4/CTAB-bent应用于苯酚模拟废水的处理,通过对KMnO4/CTAB-bent制备过程中活化温度的探究,发现活化温度对KMnO4/CTAB-bent的性能有重要影响,最佳活化温度为383K。通过对苯酚处理过程影响因素的探讨,发现pH对处理过程有重要影响,pH≦2时,主要以氧化作用为主,pH增大,吸附作用逐渐增强并取代氧化作用而占主导地位；温度升高有利于氧化作用的进行,不利于吸附的进行。KMnO4/CTAB-bent连续使用四次其稳定性大幅下降。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 印染废水的特点及染料的危害  10-11
    1.1.1 印染废水的特点  10-11
    1.1.2 染料的危害  11
  1.2 染料废水处理技术  11-12
  1.3 膨润土的改性及其在染料废水中的应用  12-15
    1.3.1 膨润土的结构及性质  12-13
    1.3.2 膨润土的改性  13-15
    1.3.3 膨润土在染料废水中的应用  15
  1.4 本论文研究概况  15-20
    1.4.1 甲基橙染料和苯酚的性质  15-16
    1.4.2 论文研究意义  16-17
    1.4.3 论文研究思路与内容  17
    1.4.4 论文创新与实际价值  17-20
第2章响应曲面法优化无机-有机改性膨润土的制备及其在染料废水中的应用  20-34
  2.1 实验仪器和试剂  20-21
    2.1.1 实验仪器  20-21
    2.1.2 实验试剂  21
  2.2 实验部分  21-23
    2.2.1 吸附剂的制备  21
    2.2.2 实验过程  21-22
    2.2.3 分析方法  22-23
  2.3 实验结果与讨论  23-33
    2.3.1 单因素实验  23-25
    2.3.2 响应曲而设计分析  25-32
    2.3.3 吸附剂Al/CTAB-bent在亚甲基蓝染料废水处理中的应用  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章 Al/CTAB-bent对甲基橙染料废水的吸附性能研究  34-50
  3.1 实验仪器  34
  3.2 实验部分  34-38
    3.2.1 实验过程  34-37
    3.2.2 分析方法  37-38
  3.3 实验结果与讨论  38-48
    3.3.1 不同吸附体系对比试验  38-39
    3.3.2 吸附剂Al/CTAB-bent结构表征  39-41
    3.3.3 MO吸附过程中影响因素分析  41-44
    3.3.4 Al/CTAB-bent吸附剂对MO吸附动力学与热力学的研究  44-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章固相研磨法制备KMnO_4/CTAB-bent及其在甲基橙染料废水中的应用  50-67
  4.1 实验试剂  50
  4.2 实验部分  50-51
    4.2.1 KMnO_4/CTAB-bent的制备  50-51
    4.2.2 实验过程  51
    4.2.3 分析方法  51
  4.3 结果与讨论  51-65
    4.3.1 KMnO_4/CTAB-bent制备条件的优化  51-54
    4.3.2 KMnO_4/CTAB-bent的结构表征  54-57
    4.3.3 KMnO_4/CTAB-bent在MO处理过程中的影响因素分析  57-61
    4.3.4 KMnO_4/CTAB-bent对MO吸附动力学和热力学的研究  61-64
    4.3.5 KMnO_4/CTAB-bent的寿命考察  64
    4.3.6 不同吸附剂对MO吸附量的对比  64-65
  4.4 本章小结  65-67
第5章 KMnO_4/CTAB-bent在苯酚废水处理中的应用  67-82
  5.1 实验仪器及试剂  67-68
    5.1.1 实验仪器  67-68
    5.1.2 实验试剂  68
  5.2 实验部分  68
    5.2.1 实验过程  68
    5.2.2 分析方法  68
  5.3 实验结果与讨论  68-80
    5.3.1 KMnO_4/CTAB-bent的结构表征  68-72
    5.3.2 活化温度对苯酚降解效率和溶液pH的影响  72-74
    5.3.3 苯酚氧化降解过程中影响因素分析  74-80
    5.3.4 KMnO_4/CTAB-bent寿命考察  80
  5.4 本章小结  80-82
第6章总结与建议  82-84
  6.1 总结  82-83
  6.2 建议  83-84
参考文献  84-94
致谢  94-96
攻读学位期间的研究成果  96-97

膨润土的无机—有机改性、表征及其应用

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