论文部分内容阅读
采用共沉淀法合成镁铝双氢氧化物(Mg-Al-LDH),用镁铁铝对蒙脱土进行改性(Mg-Al-Mt、Fe-Mt和Fe-Al-Mt),通过等温吸附和动力学实验研究了不同pH条件下磷酸盐和Cr(Ⅵ)在镁铝双氢氧化物、钠基蒙脱土(Na-Mt)及镁铁铝改性蒙脱土上的吸附特征。结果表明:1.在pH4.5pH9.0范围内,随着pH的升高,Na-Mt,Fe-Mt和Fe-Al-Mt三种矿物对磷的吸附率相应减少,LDH对磷的吸附率有所增加。LDH、Fe-Mt和Fe-Al-Mt的对磷吸附率约为95%,比Mg-Al-Mt高40%,比Na-Mt高约为80%。在pH2.0pH9.0范围内,Na-Mt对铬(Ⅵ)的吸附率为28%,几乎不受pH的影响;Fe-Mt和Fe-Al-Mt对铬(Ⅵ)的吸附量随pH的升高逐渐减小,LDH和Mg-Al-Mt对铬(Ⅵ)的吸附量受pH的影响不明显。2.用Langmuir方程描述磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Qm)大小顺序为Fe-Al-Mt> Fe- Mt > Mg-Al > Mg-Al-Mt> Na-Mt;Freundlich等温吸附方程参数KF代表相对吸附容量,以LDH的KF值最高,依次是Fe-Mt、Fe-Al-Mt和Mg-Al-Mt,Na-Mt的KF值最小。用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对LDH和改性蒙脱土吸附铬(Ⅵ)的数据进行拟合,Mg-Al和Mg-Al-Mt对铬(Ⅵ)的最大吸附量最大,其次是Fe-Mt和Fe-Al-Mt,最大吸附量最小的是Na-Mt。四种镁铝双氢氧化物(LDH)对铬(Ⅵ)的最大吸附量大小顺序为:1Mg-1Al> 4Mg-1Al> 2Mg-1Al > 1Mg-2Al。3.通过热力学分析,LDH和改性蒙脱土吸附磷酸根的吸附焓△H>0,是吸热反应,并且随着吸附量的升高;反应的自由能△G为负值,随着温度的升高,有利于反应的进行。反应的吸附熵△S均为正值,体系自由度增加。4.磷酸盐吸附过程分为快反应和慢反应,准二级动力学方程能够更好的拟合改性蒙脱土和LDH对磷的动力学吸附数据,其决定系数为0.999。Na-Mt矿物磷酸盐的吸附用抛物线扩散方程描述最为合适,原因可能是磷酸盐镶嵌在矿物层间是一个扩散过程,不涉及化学吸附过程。抛物线扩散方程能够更好的拟合Na-Mt对铬(Ⅵ)的吸附过程,准二级动力学方程能够更好的拟合Mg-Al、Mg-Al-Mt、Fe-Mt和Fe-Al-Mt对铬(Ⅵ)的吸附过程。2Mg-1Al和1Mg-1Al对铬的吸附率达到95%左右,1Mg-2Al对铬的吸附率为81%,4Mg-1Al对铬的吸附率为70%左右。5.不同共存离子(HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-)对不同吸附剂的影响大小也不一样,但差异仅仅在10%左右,也就是说合成的矿物吸附磷酸盐不受水中其它阴离子的影响。