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近年來隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國水污染問題日益嚴重。其中，工業(yè)廢水是主要的污染源，它具有組成較為復雜、面廣、污水量大、含污染物質(zhì)多等特點，并且一些有機物和重金屬離子等污染物毒性很大，處理起來較為困難。然而，現(xiàn)在一些常規(guī)的處理工藝，如活性碳吸附法、生物處理技術(shù)、膜分離技術(shù)、化學氧化法等方法已經(jīng)遠遠不能有效滿足水處理的要求。因此，開發(fā)研究新的多功能的工業(yè)廢水處理技術(shù)和廉價的新材料，已經(jīng)成為一個非常重要和迫切的新課題。粘土礦物吸附劑尤其是凹凸棒粘土吸附劑是目前國內(nèi)外都重點研究的的新型廉價吸附材料。采用凹凸棒粘土吸附劑在工業(yè)廢水處理中具有成本較低、處理效果好、再生簡單等優(yōu)點，具有十分廣闊的發(fā)展和應用前景。
餐廚垃圾廢水中含有豐富的碳水化合物、糖類、脂類和粗蛋白等有機物，它是城市生活垃圾有機相的主要組成成分，占有機生活垃圾的40％至60％左右。餐廚廢水的主要特性有含水率較大、有機成分含量高和極易腐爛發(fā)臭等，因此，餐廚垃圾廢水既是一種需要處理的污染物，更是一種可以回收重復利用的資源。
凹凸棒粘土因其自身優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和性能在工業(yè)廢水處理中有廣泛的應用。但凹凸棒粘土親水性很強，親有機性能卻較弱。目前的有機改性方法成本都較高，且對環(huán)境存在一定的污染和破壞。本論文通過將凹凸棒粘土有機改性制備凹凸棒粘土/碳復合材料，使其能夠高效吸附和去除水中溶解性微量有機污染物以及有毒重金屬離子，并通過各種表征技術(shù)手段（電鏡、紅外、X射線衍射等）著重研究水熱方法及制備條件對復合材料制備及復合材料的結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和吸附性能的影響。具體為通過水熱合成反應，分別以廉價的低品位凹凸棒粘土和蔗糖作為原料制備凹凸棒粘土/碳復合材料Ⅰ，以高品位凹凸棒粘土和經(jīng)過初步處理的餐廚廢水制備凹凸棒粘土/碳復合材料Ⅱ，使其成為具有優(yōu)良吸附性能的多功能材料，并利用獲得凹凸棒粘土/碳復合材料對模擬廢水進行處理。
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，碳以無定形碳的形態(tài)包覆在凹凸棒晶體表面;材料中出現(xiàn)了有機官能團-CH、-C=C-和-C=O等有機基團，使得其親有機性能有很大程度上的提高。在水熱反應中，反應時間、反應溫度、溶液pH值和凹凸棒粘土與碳源的質(zhì)量比等工藝條件均對凹凸棒粘土/碳復合材料的吸附性能有很大的影響。
模擬吸附實驗表明，復合材料Ⅰ對濃度5mg/L的苯酚的吸附率達到79％以上，是原低品位凹凸棒石的9.16倍，對濃度100mgL的Cr6+的吸附率達到99.5％以上，達到國家排放標準，是原低品位凹凸棒粘土的14.14倍。凹凸棒/碳復合材料Ⅱ?qū)舛?mg/L苯酚的吸附率為75.4％，明顯高于原高品位凹凸棒粘土對苯酚的吸附率9.08％，是凹凸棒的8.26倍;對濃度100mg/L的Cr6+的吸附率為99.4％，明顯高于凹凸棒粘土對濃度100mg/LCr6+的吸附率20.72％，是凹凸棒的4.80倍。說明經(jīng)過改性的凹凸棒粘土/碳復合材料對水中溶解性微量有機污染物以及有毒重金屬離子的吸附性能有了較大的提高，適合用來處理成分復雜的工業(yè)廢水。同時，固液比、溶液pH值、溶液初始濃度等因素都對吸附效果有很大的影響。凹凸棒石/碳復合材料對苯酚和Cr6+的吸附均較好的符合Langmuir吸附模式，說明其吸附過程均是單分子層的表面吸附。

    doi：
    10.7666/d.y2418773
    關鍵詞：
    凹凸棒石 餐廚廢水 水熱法 復合材料 水污染處理
    作者：
    徐靈舒
    學位授予單位：
    揚州大學
    授予學位：
    碩士
    學科專業(yè)：
    環(huán)境工程
    導師姓名：
    王志剛
    學位年度：
    2013
    語種：
    中文
    分類號：
    X703.1
    在線出版日期：
    2013年12月31日