硅藻土吸附重金属离子研究现状及进展作者朱健王平罗文连王稻远张烨课件.ppt

1、硅藻土吸附重金屬離子研究現狀及進展作者:朱 健 王平 羅文連 王稻遠 張烨報告學生報告學生:劉宇謙劉宇謙摘要摘要硅藻土作為一種黏土礦物，具有巨大的比表面積和眾多的孔道，同時含有大量的活性基因和負電荷，能很好地吸附水体中的重金屬離子，因此開展硅藻土對重金屬離子的吸附研究具有重要意義。前言前言自然界存在着大量具有微孔结構的粘土礦物，這些礦物具有巨大的比表面積和眾多的孔道，同时還含有大量的活性基因和負電荷，能夠很好地吸附水体中的重金屬離子，這些礦物包括硅藻土1-13、蛙石14-18、沸石19-23、膨潤土24-27、蒙脱石28-29、高嶺石30 叫等。吸附法主要是通過重金屬離子與這些吸附材料之間的離

2、子交換、静電吸附、綜合吸附、配位吸附等物化作用機制而去除水体中的重金屬。吸附法作為一種重要的廢水處理方法已經廣泛用於含重金屬離子廢水處理，但吸附法的關键是吸附材料的選擇，吸附材料必需具備吸附能力較强，來源較為豐富，價格便宜，可再生等要求。而粘土礦物，尤其是硅藻土，很好地符合了這些要求。吸附條件影響硅藻土吸附重金屬離子的因素主要有硅藻土投加量、離子初始濃度、吸附質溶液溫度、吸附質溶液初始pH 值和吸附作用時間，目前，已有不少研究人員對硅藻土吸附重金屬離子進行了研究，研究對象涉及Cu(11)、Pb(11)、Zn(11)、Cd(II)、Mn(11)、Cr(VD、Hg(11)，其中吸附條件的研究最為詳

3、實。硅藻土的用量隨著硅藻土用量的增加，溶液中的重金屬離子去除率增大，而硅藻土对重金屬離子的吸附量卻不斷減小。硅藻土用量對其吸附重金屬離子的影響主要通過改變比表面積、通道、是羥基和吸附點位来實現的。對於硅藻土吸附Pb(11)來說，最佳硅藻土用量通常為1.04.0，也有其它研究表明最佳用量小於1.0 g/L，天硅藻土最佳用量一般為3.0 g/L。針對同一重金屬離子，最佳硅藻土用量卻不盡相同，究其原因，首先是硅藻土產地不同，不同產地的硅藻土其化學成分和純度都不同，從而其吸附性能也就有一定的差别;其次是改性方法不同，通過不同改性方法得到的硅藻土，其吸附性能大不相同。離子初始濃度隨著重金屬離子初始濃度增

4、大，溶液中重金屬離子的去除率下降，硅藻土吸附量先增大後減小。在硅藻土用量一定的條件下，離子初始濃度對硅藻土吸附重金屬離子的影響與比表面積占有率、硅是羥基活性、孔道飽和率以及離子表面自由能大小密切相關。針對同一對同一重金屬離子，最佳初始濃度不同的原因與硅藻土用量的原因相同。，最佳初始濃度不同的原因與硅藻土用量的原因相同。首先是硅藻土產地不同，不同產地的硅藻土其化學成分和純度都不同，從而其吸附性能也就有一定的差别;其次是改性方法不同，通過不同改性方法得到的硅藻土，其吸附性能大不相同。吸附質溶液溫度溫度是影響硅藻土吸附重金屬離子的重要因素之一，大部分研究表明，隨著溫度升高，重金屬離子去除率升高，硅藻

5、土对重金屬離子的吸附量也隨之增加。原因在於溫度的升高可以增加硅捏羥基的數目，加快溶液中離子運動速度，提高溶液中離子的活性，激活硅藻土的吸附點位，但溫度過高不利於吸附的進行。吸附作用時間在吸附作用初期，隨著時間的延長，重金屬離子的去除率迅速提高，硅藻土對重金屬離子的吸附量也隨之明顯增大，但隨著時間的繼續延長，去除率及吸附量都緩慢超於平衡。重金屬離子的去除率以及硅藻土對重金屬離子的吸附量隨時間變化反應了吸附速率的大小。根據相關研究，硅藻土對Pb(11)的最佳吸附時間從5 min 到180 min都有可能，而對Cu(11)最佳吸附時間又在30240 min 之間變化，對Zn(11)的最佳吸附時間也不

6、盡相同，這主要與硅藻土產地和改性方法不同有關。對Cr(VD、Cd(11)、Mn(11)、Hg(11)最佳吸附時間根據目前研究結果初步可確定為25、60、30、10 min。吸附质溶液初始pH 值吸附質溶液初始pH 是影響吸附的重要作用因素。研究表明，當pH 值較低時(一般認為pH:199-209.l1 杨宇翔，吴介达，王鹏，等.硅藻土表团酸性质的研究J.元机化学学报.1996.12(4):356-360.12 Bayat B.Combined removal of zinc(n)and cadmium(n)from aqueous solution by adsorption onto hig

7、h-calcium trukish fly ashJ.Watcr Air and Soil Pollution.2002.1360/4):69-92.13 Caillerie J B.Aimeur M R.Kortobi Y E.Water adsorptionon pyrogenic silica followed by HMAS NMRJ.J.ColloidInterface Sci.1997.194:434-439.14 李兵，廖家莉，张东，等.蛙石对Cs 的吸附性能研究J.四川大学学报z 自然科学版.2008.450):115-120.15 于旭彪，吴晓芙，芦鹏，等.固液体系中握石吸附

8、Cu2+动力学研究J.湘潭大学z 自然科学学报.2007.29(2):80-86.l6 Das N C.Bandyopadhyay M.Removal of lead by vermiculitemediumJ.Apply Clay Science.1991.6:221 一231.17 Mathialagan T.Viraraghavan T.Adsorption of cadmiumfrom aqueous solutions by verrniculite J.Separation ScienceandTechnology.2003.38(1):57 一76.19 Kithomem.Pau

9、l J W.Kinetics of anmmonium adsorption anddesorption by the natural zeolite clinoptilolite J.Soil Sci.Soc.Am J.1998.62(3):622-629.20 Ando H.mihara C.The fate of ammonium nitrogen appliedto flooded rice as affected by zeolite additionJ.Soil Sci.1996.42:531-538.21 Haidoutic.Inactivation of mercury in

10、contaminated soils usingnatural zeolites 1.Sci.Total Environ.1997.208:105-109.2月王春峰，李健生，王连军，等.粉煤灰合成NaA 型沸石对重金属离子的吸附动力学J.中国环境科学.2009.29(1):18 刘勇，肖丹，杨文树，等.垣石吸附Pb2+的动力学和热力学机理研究J.四川大学学报z 工程科学版.2005.37(5):62-67.2月王春峰，李健生，王连军，等.粉煤灰合成NaA 型沸石对重金属离子的吸附动力学J.中国环境科学.2009.29(1):3641.23 胡克伟，贾冬艳，查春梅，等.天然沸石对重金属离子的竞

11、争性吸附研究J.中国土壤与肥料.2008.(3):66-68.24 Sj blom R.Bjurstrrn H.Pusch R.Feasibility of compacted bentonite barriers in geological disposal of mercury-containirEwaste JJ.Appl.Clay Sci.2003.23:187 一193.25 PivatoA.Raga R.Tests for the evaluation of ammonium attenuationin MSW landfillleachate by adsorption into

12、 bentonitein a landfilllinerJ.Waste Manage.2006.26(2):123132.26 VillarM V.Garca-S ineriz J L.Brcena r.et al.State of thebentonite barrier after five years operation of an in situ testsimulating a high level radioactive waste repository JJ.EngineeringGeology.2005.80:175-198.27 Hu Q H.Qiao S Z.Haghser

13、esht F.W ilson M A.Lu G Q.Adsorption study for removal of basicred dye using bentoniteJJ.lnd.Eng.Chem.Res.2006.45(2):733 一738.28 朱霞萍，白德奎，李锡坤，等.锅在蒙脱石等粘土矿物上的吸附行为研究J.岩石矿物学杂志.2009.28(6):643-647.29 叶玲，张敬阳.整合物调控蒙脱石电动电位及其吸附铅离子性能J.高等学校化学学报.2009.30(2):2478-2483.30 Shahwan T,Akar D Eroglu A E.Physicochemical

14、characterization of the retardation of aqueous Cs+ions by natural terization of the retardation of aqueous Cs+ions by natural 31 郭坤梅，马毅杰.几种粘土矿物对Pb2+的吸附作用及其主要线的测定.重庆工商大学学报z 自然科学版，2008,25(3):影响因素的探讨.地质地球化学，1997，(4):109-112.32 Parkman R H,CharnockJ M,Livens F R,et al.A study of 42J 赵芳玉.临江三级硅藻土吸附重金属的研究D

15、.长春:吉林the interaction of strontium ions in aqueous solution with the 大学，2009.surfaces of calcite and kaolinite J.Geochimica et CosmochimicaAc钮，1998,62(9):1481-1492.33 刘频，赵黔榕，袁朗白.改性硅藻土对Pb(Il)的吸附作用.云南化工，2003,30(5):II-13.34 罗道成，如j俊峰.改性硅藻土对废水中Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能研究.中国矿业，2005，14(7):69-71.35 叶力佳，杜玉成.硅藻土对重金

16、属离子Cu2+的吸附性能研究.矿冶，2005，14(3):69-71.36 赵黔榕，如l应隆，李璧玉.改性硅藻土对Cu(Il)吸附性能的研究.云南师范大学学报，2000，20(的:55-57.37 叶力佳.硅藻土对废水中重金属离子的吸附性能研究D.北京z 北京工业大学，2003.38 郭晓芳，刘云国，樊霆.改性新型Mn-硅藻土吸附电镀废水中铅镑的研究.非金属矿，2006，29(6):43-45.39 吕春欣.改性硅藻土对重金属离子吸附性能的研究D.长春:吉林大学，2009.40 孙玉玲，倪晋仁.朗格缪尔等温式的适用性分析一一以黄土吸kaolinite and clinoptilolite mi

17、nerals J.Journal of Colloid 持铜离子为例.环境化学，2002，21(1):37-44.and Interface Science,2005,285:9-17.41 李仁炳，丁社光.硅藻土吸附Cu2+吸附平衡等温式及穿透出42 赵芳玉.临江三级硅藻土吸附重金属的研究D.长春:吉林大学，2009.43 Hui K S,Chao C Y H,Kot S C.Removal of mixed heavy metal ions in wastewater by zeolite 4A and residual products from recycled coal fly as

18、h.Journal of Hazardous Materials,2005,127B(1-3):89-101.44 SverjenskyD A and SahaiN.Theoretieal prediet旧n of singl esite surfae protonation equilibrium eonstants for oxides and silieates in water J.Geochemical Cosmochimica Acta,1996,60:3773-3797.45 Sahai N and Sverjensky D A.Solvation and eleetrostatie model for speeific eleetrolyte adsorption.Geochemical Cosmochimica Acta,1997,61:2827-2848.46 何宏平.蒙脱石等粘土矿物与金属离子的作用特征及机理研究D.广州z 中科院广州地球化学研究所，1999.報 告 結 束