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摘 要

本文以KH-103改性凹土作为吸附剂，考察了吸附剂用量、吸附时间、溶液pH值以及不同温度下不同浓度时，对活性蓝KE-R的静态吸附作用。实验结果表明，改性凹土在25 ^oC时吸附活性蓝KE-R的最佳条件为吸附剂用量0.125 g，吸附时间30 min，pH=5.95。拟二级动力学方程能够更好的描述改性凹土对活性蓝KE-R的吸附过程。该吸附等温线与Langmuir吸附等温方程相符合，其在15 ^oC、25 ^oC、35 ^oC时对活性蓝KE-R的饱和吸附量分别为157.978 mg/g，163.132 mg/g，166.389 mg/g。

关键词：吸附，改性凹土，活性蓝KE-R

Abstract: This research adopts KH-103 modified attapulgite as adsorbent to study the adsorption properties of Reactive blue KE-R from aqueous solution. Batch studies were carried out to investigate various experimental parameters such as adsorbent dosage, contact time and initial pH. The results showed that the optimal conditions for the amount of modified attapulgite adsorption Reactive blue KE-R were 0.125 g, the time of 30 min and pH=5.96 at 25 ^oC. The kinetics of Reactive blue KE-R adsorption by modified attapulgite nicely followed the pseudo-second-order kinetics. Adsorption equilibrium data were fitted by the Langmuir isotherm. The maximum adsorption capacity calculated by the Langmuir model was 157.978 mg/g, 163.132 mg/g, 166.389 mg/g at 15 °C, 25 °C, and 35 °C, respectively.

Keywords: adsorption, modified attapulgite, Reactive blue KE-R

目 录

1 前言 2

1.1 染料的来源、危害与处理方法 2

1.2 凹土的发现与结构特点 3

1.3 凹土的吸附性能 3

1.4 本文的研究内容 4

2 实验部分 4

2.1 仪器和试剂 4

2.2 凹土的改性 4

2.3 吸附实验 5

3 结果与讨论 5

3.1 红外谱图 5

3.2 吸附剂用量对活性蓝KE-R吸附性能的影响 6

3.3 吸附时间对活性蓝KE-R吸附性能的影响 7

3.4 溶液pH值对活性蓝KE-R吸附性能的影响 9

3.5 吸附动力学 9

3.6 吸附等温线 11

结 论 15

参考文献 16

致 谢 18

前言

1.1 染料的来源、危害与处理方法

染料是可以使特定的颜色固着在纤维上的物质，且较难脱落、褪色。因为其大量生产及工业使用，以各种方式排入周围的水体中，对生态平衡和人类健康造成严重危害，有些种类的染料有强烈的致癌性，被染料污染过的水体不仅会影响人视觉，还会妨碍阳光穿透水体，影响水中生物的成长，染料属于有机物，在水体中分解时，消耗大量氧气，导致水体缺氧，造成水体发臭腐败，无益于水中动植物的生存^[1]。如何有效地解决污水引起的环境污染问题已成为当务之急^[2]。染料的结构非常复杂，且染料具有耐光解，抗氧化等特点，活性蓝KE-R是一种广泛用于纺织工业的染料，且进入人体后产生致癌物质。目前，印染废水中有机物的去除与脱色存在一定的相关性，所以解决的脱色问题是目前印染废水处理研究重点^[3]。

现代的脱色处理方法有酸碱中和法、吸附剂吸附法、氧化法、反渗透法和混凝法等，其中吸附法能够选择性地富集某些有机化合物，在废水处理领域有着特殊的地位^[4]。活性炭、吸附树脂、活化煤、天然无机矿物等可作为吸附剂，活性炭对各种染料都能起吸附作用，对被染料污染的废水有很好的去除作用，不过活性炭的价格很高，基于现有技术难以达到满意的再生，应用范围较小。粉煤灰、无机吸附剂等，虽然原料来源广泛、成本较底，但存在二次污染。粘土类吸附剂因为价格低廉、来源广泛，其又具备独特的结构而有优异的吸附特点，因此，使用粘土作为吸附剂有广阔的发展空间。

1.2 凹土的发现与结构特点

1982年在江苏省淮安市盱眙县雍小山等地发现了凹土，经过江苏省地质部门人员的勘察评价，鉴定其为大型矿床规模；在此之后，人们相继在14个省内发现了凹土的矿床与矿点。从世界分布情况看，我国凹土的储量十分丰富，但凹土资源利用率与加工技术水平较低，产品开发的多样化和系列化程度不够，因此开展凹土资源的开发应用和性能研究，具有非常重要的现实意义^[5] 。

凹土是具有层链状结构的含水镁铝硅酸盐晶体，具有良好的脱色、离子交换、热稳定、抗盐和高温相变等特点，被广泛使用石油、化工、地质和医药等领域^[6-9]。其结构由Bradley于1940年提出，其理论化学成分为：SiO，56.96%；(Mg，A1，Fe)O，23.83%；H₂O，19.21%。其化学式为：Mg₅(H₂O)₄[Si₄O₁₀]₂(OH)₂·4H₂O^[10]。它的结构属于2:1型粘土矿物。

1.3 凹土的吸附性能

凹土具有抗高温、特异的分散、抗盐碱等性点与很高的吸附、脱色的特性；它的阳离子具备较强的吸附脱色性、可交换性、强吸水性，凹土的独特吸附特征决定于它具备非常大的表面积与表面物理化学结构与离子状态，其吸附作用包括化学吸附及物理吸附^[11]。物理吸附的实质是通过范德华力将吸附质分子吸附在凹土的内外表面。凹土的化学吸附作用是其吸附作用的重要体现^[12]。由于凹土具备有较好的吸附脱色能力，因此凹土在处理染料对水体污染方面的应用非常广泛^[13]。

同时有研究者对凹土和改性后凹土的吸附性能分别进行了研究，凹土和用不同方法改性后凹土吸附染料及酚类物质的实验结果表明，原土对酸性染料GRS大红、碱性染料BO艳蓝、还原染料VB深蓝、分散染料SEGL红、活性染料K-2GN红、印染废水、对苯二酚、甲酚、苯酚的吸附去除率分别为63.3%、74.7%、70.3%、63.0%、67.8%、51.0%、14.3%、15.6%、7.4%。可见凹土对染料的去除能力均较大，且改性后凹土对染料的去除率相对原土增加20%-50%，改性凹土和原土对酚的去除能力均较小，但改性后凹土吸附酚的能力比原土有大幅度提高，从原土的7.4%到3N磷酸改性土的56.3%，提高了约8倍，这也说明由于染料和酚类物质在溶液中性质的不同，凹土对它们的吸附去除能力有很大的差别，但可以得到通过改性后的凹土，对一些物质的吸附去除能力有明显提高。特别是染料一类物质，这也为染料的有效利用指明道路。

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