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甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學品優(yōu)先控制名單上位列第二，是公認的變態(tài)反應源，也是潛在的強致突變物之一。甲醛因來源廣、毒性大、污染時間長等特點對人類健康構(gòu)成了嚴重威脅，已成為室內(nèi)主要污染物之一。甲醛對人體健康的影響主要表現(xiàn)在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能、肝功能以及免疫功能異常等方面。去除甲醛的主要方法有通風法、植物凈化法、吸附法、光催化凈化法、氧化還原法、膜吸收法等。高效經(jīng)濟的吸附法已經(jīng)成為解決室內(nèi)甲醛污染問題的主要方法。
隨著工業(yè)水平的進步，染料被廣泛地應用于印染、造紙、油漆、紡織、皮革、塑料、食品等行業(yè)。染料廢水不僅會造成自然環(huán)境的破壞，而且會危害人類的健康。染料廢水的處理主要有混凝沉淀、氧化法、光催化降解、膜技術(shù)、生物降解、吸附法等，其中吸附法因具有操作簡單、效率高、成本低、不易造成二次污染等優(yōu)點而得到廣泛應用。
吸附法應用的關鍵在于吸附劑的成本和效率，粘土礦物由于其儲量豐富、廉價易得、比表面積大、具有一定的離子交換能力且不必再生等優(yōu)點，而成為近年來最具潛力的吸附劑，例如高嶺石、海泡石、硅藻土、珍珠巖、膨潤土、蒙脫石、沸石等。
本文以埃洛石納米管為原料，利用負載改性方法制備了改性埃洛石；以凹凸棒石粘土為原料，通過酸活化方法制備了改性凹凸棒石粘土，并采用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脫附等方法對改性產(chǎn)品的相成分、微觀形貌、結(jié)構(gòu)、比表面積和孔徑分布等性能進行表征。本文系統(tǒng)考察了改性埃洛石吸附甲醛的效率及結(jié)果，研究了改性凹凸棒石粘土吸附亞甲基藍的相應性能。具體研究內(nèi)容如下：
（1）系統(tǒng)研究了改性埃洛石對甲醛的吸附性能
利用硫酸錳和高錳酸鉀對埃洛石進行改性，制備改性埃洛石。SEM和TEM表征結(jié)果顯示，本文成功制備出了負載 MnO2的改性埃洛石，且在埃洛石納米管管內(nèi)和管壁上均有MnO2負載?？疾靝H值、吸附劑用量、甲醛初始濃度、溫度、反應時間和離子強度對改性埃洛石吸附甲醛的影響，并研究了其吸附動力學和等溫吸附特性。研究發(fā)現(xiàn)，pH值對改性埃洛石吸附甲醛的影響很大，pH=2時吸附量最大，約為15mg/g，這說明在酸性條件下有利于改性埃洛石對甲醛的吸附。在一定范圍內(nèi)，改性埃洛石對甲醛的吸附量隨吸附劑量的減小、甲醛初始濃度和溫度的增加而增大，但改性埃洛石對甲醛的吸附基本不受離子強度變化的影響。改性埃洛石對甲醛的吸附與Langmuir等溫模型和準二級動力學模型相吻合。吸附速率較快，120min即可達到吸附平衡，吸附選擇性好，且離子強度對吸附基本沒有影響，因此改性埃洛石可用作甲醛的吸附劑。
（2）系統(tǒng)研究了改性凹凸棒石粘土對亞甲基藍的吸附性能
利用酸活化的方法制備改性凹凸棒石粘土。采用不同濃度的鹽酸對天然凹凸棒石粘土進行改性，對比改性產(chǎn)品對亞甲基藍的吸附效果，發(fā)現(xiàn)改性后凹凸棒石粘土對亞甲基藍的吸附量顯著提高，鹽酸最佳濃度為1mol/L。XRD、SEM、N2吸附-脫附結(jié)果表明，酸處理去除了凹凸棒石粘土中的碳酸鹽，改性后其結(jié)構(gòu)變疏松，用1mol/L鹽酸處理后得到的改性凹凸棒石粘土比表面積提高至接近原來的2倍，改性后其孔體積也增加，這些變化會促使其吸附性能提高。改性凹凸棒石粘土吸附亞甲基藍過程中，發(fā)現(xiàn)吸附劑量越小、亞甲基藍初始濃度越大，則吸附量逐漸加大。溫度升高，吸附量隨之增大，說明此過程為吸附過程。動力學研究表明，改性凹凸棒石粘土對亞甲基藍的吸附符合準二級動力學模型，相關系數(shù)R2為0.9997。熱力學研究表明，改性凹凸棒石粘土吸附亞甲基藍的過程符合 Langmuir吸附等溫線模型，在298K和318K時的最大吸附量分別為217.4mg/g、271.7mg/g，因此，改性凹凸棒石粘土可以作為經(jīng)濟高效的染料吸附劑。

    關鍵詞：
    粘土礦物 埃洛石 凹凸棒石粘土 甲醛去除 亞甲基藍 吸附性能 制備工藝
    作者：
    逯禎
    學位授予單位：
    鄭州大學
    授予學位：
    碩士
    學科專業(yè)：
    化學工程
    導師姓名：
    張冰
    學位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ424.2
    在線出版日期：
    2015年09月24日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）