1. 研究目的与意义
近些年来,国家“十二五”节能减排计划的推出,对材料的可循环再生利用进行了重点关注。吸附材料的再生技术已经引起人们极大的兴趣。膨润土的脱附和再生主要针对物理吸附,常用的方法有物理萃取(离心)和超声波处理,但效果不理想。对于简单的物理吸附脱附处理比较简单,但化学吸附是由在膨润土表面形成化学键,脱附是较困难的。在其他纳米材料的脱附方法中应用将化学萃取与热处理相结合的应用较多。
膨润土,是以蒙脱石为主要成分的一类层状硅酸盐粘土矿物,我国含量十分丰富。膨润土的独特晶体结构使其在环保领域具有广泛应用价值。膨润土的晶层之间常吸附,使层间距离增加,更易吸附极性水分子而膨胀,其体积随所吸水分而胀大,但在加热后又可失去所吸水分。膨润土良好的离子交换能力和吸附性能为其在污水处理中的应用奠定了基础。然而,通常的膨润土多为粉末状的粘土,具有溶胀性,遇水形成泥浆,通透性能很差,资源利用水平低,且由于其表面硅氧结构极强的亲水性及层间阳离子的水解,使其表面通常存在一层薄的水膜;而多数有机污染物具疏水性,故采用膨润土原土进行吸附时,其处理有机物的效果较差。此外,由于硅氧结构本身带负电荷,使得原土也不能去除水中的阴离子污染物。因此,实际应用中一般要对膨润土原土进行改性。一方面增大其比表面积,提高吸附性能,另一方面使其能够有效吸附水溶液中的重金属离子等污染物质。常用的改性方法主要有三种:活化法、添加改进剂法和柱撑。活化方法以焙烧改性及酸改性较为简便,常用的如酸活化膨润土-絮凝法;改性剂法则有无机改性,有机改性,无机、有机复合改性等。将改性膨润土用于废水中有机污染物的处理在国外已有报道。
天然膨润土在废水、废气吸附处理及污染环境修复中具有一定的作用。通过天然膨润土与表面活性剂交换制备的有机膨润土与原土相比,有机膨润土层间距明显增大,对水中污染物表现出更高的亲和力和吸附性能,其去除水中有机物的能力比原土高几十至几百倍,从而可以作为水体中有机污染物优良的吸附剂。迄今研究最多的是将有机膨润土用于吸附处理水中的有机污染物,研究发现,有机膨润土去除水中有机污染物的效果非常好。有机膨润土在含芳香类化合物有机废水的处理中,显现良好的应用:对非离子型污染物苯酚、硝基苯、2-氯-苯酚和4-氯-苯酚具有良好的吸附性能。近年来,利用有机膨润土对印染废水进行脱色处理的研究取得了一定进展吸附机理主要是物理吸附,利用率高;发现有机膨润土对碱性染料的脱色率较高;还发现有机膨润土处理阳离子染料废水的性能(cod去除率和饱和吸附量)明显优于原土。因此,有机膨润土吸附处理水中有机物的性能良好,在废水处理中有良好的应用前景。
2. 研究内容和预期目标
本课题是合成制备的咪唑基表面活性剂,再制备有机膨润土,研究处理染料(如橙黄ii,曙红y)废水的性能。
预期目标:改性膨润土对染料的吸附性能受到振荡时间、投土量、温度、以及ph值、溶液初始浓度等因素对吸附效果的影响,并以此为一句考察此土的最佳振荡时间、最佳投土量、最佳温度、以及最佳ph值等最佳实验条件,撰写出一篇具有一定研究价值的毕业论文。
3. 研究的方法与步骤
(1)利用光谱法研究制备的有机膨润土对酸性染料橙黄II和曙红Y的吸附作用。
(2)合成咪唑基表面活性剂
(3)改性膨润土的制备及流程称取膨润土50g于1000mL烧杯中,加入蒸馏水成质量分数0.1的浆液。用分析天平准确称取咪唑基表面活性剂(与原土比例为5mmol/g)置于100mL烧杯中,将其缓缓加入膨润土浆液中,倒出其上清液,过滤改性后的膨润土,过滤后将改性膨润土置于烘箱中于120℃烘干,然后用研钵研细,备用。(4)改性膨润土处理染料废水试验方法取90mL酸性染料废水(浓度为40mg/L),加入改性膨润土,调节其投土量、搅拌时间、pH值和反应温度,测定橙黄II和曙红Y废水在最大吸收峰波长下处理前后的吸光度,并计算去除率。4. 参考文献
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5. 计划与进度安排
第1阶段:2022.12.28-2022.3.10:查阅文献,制定实验计划,完成开题报告,翻译英文文献准备实验仪器。第2阶段:2022.3.10-6.10:实验,合成设计或预定的化合物,达到目标要求;收集数据,书写论文。
第3阶段:2022.6.11-16:答辩,归还仪器。
