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摘 要

：凹土因其储量丰富、价格便宜、比表面积大、吸附性能好等优点，在许多领域有广泛的应用。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，对铅离子的静态吸附作用。实验结果表明，改性凹土在25 ^oC时吸附Pb² 的最佳条件为吸附剂用量0.10 g，吸附时间30 min，pH=5.63。拟二级动力学方程能够更好的描述改性凹土对Pb² 的吸附过程。改性凹土能够有效的吸附水溶液中Pb² ，该吸附等温线符合Langmuir吸附等温方程，其在15 ^oC、25 ^oC、35 ^oC时对Pb² 的饱和吸附量分别为79.117 mg/g，82.169 mg/g，92.507 mg/g。

关键词：改性凹土，铅离子，吸附

Abstract: Attapulgite is widely used in many fields because of its abundant reserves, low price, large specific surface area and good adsorption properties. 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 Pb² were 0.10 g, the time of 30 min and pH=5.63 at 25 ^oC. The kinetics of Pb² 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 79.117 mg/g, 82.169 mg/g, 92.507 mg/g for 15 ^oC, 25 ^oC, and 35 ^oC, respectively.

Keywords: modified attapulgite, Pb² , adsorption

目 录

1 前言 3

1.1 重金属废水的来源、危害以及处理方法 3

1.2 凹土的性质、改性及应用 4

1.3 本文研究目的 5

2 实验部分 5

2.1 试剂和仪器 5

2.2 吸附剂的制备 6

2.3 吸附实验 6

3 结果与讨论 7

3.1 改性凹土用量对吸附效果的影响 7

3.2 pH对吸附效果的影响 7

3.3 吸附时间对吸附效果的影响 8

3.4 吸附等温线 9

3.5　吸附动力学 11

结 论 13

参 考 文 献 14

致 谢 16

1 前言

在过去的几十年，重金属离子污染已成为一个重要的环境污染问题，严重的威胁公共健康和生态系统，引起社会广泛关注^[1]。随着工业活动的日益频繁，重金属离子不断地被释放到水环境中，无限期的持续循环，最终积累在食物链中，对环境和人类都造成了严重的负面影响和危害^[2]。这些有毒污染物不能自然降解，潜在的毒性和致癌性，会在人体中积累，导致人体诱发各种疾病和机体失调，即使在低浓度的情况下也具有同样的危害。

1.1 重金属废水的来源、危害以及处理方法

重金属废水主要来自选矿厂尾矿排水，矿山坑内排水，有色金属冶炼厂除尘排水，废石场淋浸水，电镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，有色金属加工厂酸洗水，以及农药、电解、油漆、医药、颜料等工业^[3]。近几年来，随着工业的发展、人类活动量的增加、活动范围的扩大，大量含有重金属污染的城市生活污水和工业废水被排入江河湖泊。据Nriagu估算，全球排放到环境中的有毒重金属数量达百万吨/年，其中镍为38.1万吨，铅为34.6万吨，铜为14.7万吨，砷为12.5万吨，镉为3.9万吨，汞为1.2万吨，并且呈逐年上升趋势^[4]。

人体吸收重金属离子铅的方式有多种，如肠道吸收、呼吸道吸收、经皮吸收等。铅吸入人体后，随血流分布到全身各器官和组织。血液和软组织中的铅，约占体内总铅量的10%左右。这部分铅绝大多数在25～35天左右转移到骨性组织如骨骼、牙齿等，后者中的铅约占体内总铅量的90%^[5]。

铅对全身各系统和器官均有毒性作用。其基本病理过程涉及神经系统、造血系统、内分泌系统、泌尿系统、生殖系统、心血管系统、骨骼系统、免疫系统、酶系统等多个系统。儿童、妊娠妇女和老年人是最易受感染的人群^[6]。铅在体内可与含硫、氮、氧基团等作为电子供应者的基团物质相结合。至少以下基团可与铅在体内形成较稳定的复合物：-OH，-H₂PO₃，-SH与-NH₂。铅与-NH₂及简单的氨基酸有高度亲和力；铅与-SH的生化关系具有重要的毒理学意义^[7]。现已证明，铅可与细胞膜、线粒体及线粒体膜上的蛋白质相结合，此种结合主要发生在蛋白质的-SH位置上。受铅干扰最严重的代谢环节是抑制呼吸色素如血红素和细胞色素的生成。通过抑制线粒体的氧化磷酸化而影响能量的产生；抑制细胞膜上的Na -K -ATP酶；影响细胞的运输功能。铅还可使神经细胞内钙离子超载，使神经细胞损伤死亡^[8]。

因此，重金属废水在排放前必须进行处理。对重金属废水的处理包括传统方法和新技术。其中较传统的处理方法有吸附法、电化学法、化学沉淀法、膜分离法。较新的技术如：纳米技术、光催化法、新型介孔材料和基因工程^[9]。新技术由于成本高、对设备要求严格、技术不太成熟的原因目前还没有得到广泛应用。传统处理方法中的吸附法是去除重金属离子最经济有效的方法。吸附法的优点有：1、可不用或少用有机溶剂；2、操作简便、安全、设备简单；3、生产过程中pH变化小，适用于稳定性较差的生化物质。吸附剂的选择是决定吸附法是否经济有效的关键因素。常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂，如硅胶、分子筛、活性氧化铝、天然粘土等。近年来，天然粘土成为研究热点。

1.2 凹土的性质、改性及应用

1.2.1 凹土的性质

凹凸棒粘土(简称凹土)：又称坡缕石，是一种具有独特性能的层链状分子结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，其分子式为Mg₅(H₂O)₄(Si₄O₁₀)₂(OH)₂，有特殊的2:1型结构^[10]。凹土因其化学性质稳定、价格低廉、吸附能力强等优点受到了人们的青睐。

1.2.2 凹土的改性

凹土具有良好的吸附性能，但天然产出的凹土常不能满足许多应用领域的使用要求，对其进行适当的物理或化学处理，能显著改善其理化性质^[11]。常用的改性方法有高温改性、酸改性、有机改性和偶联剂改性。

(1) 高温改性

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