凹土ida复合树脂对水体中cu2+的吸附性能研究(附件)
本实验采用制成的复合树脂来吸附水体中的铜离子，并对树脂进行FT-IR、XRD、SEM表征。考察了凹土/IDA复合树脂的投加量、pH值以及温度对吸附性能的影响，并绘制了吸附动力学曲线和吸附等温线。表征结果可知凹土以物埋方式填充于树脂，且把凹土的大部分特征峰包覆，可见树脂制备成功。实验数据表明当树脂投加为0.20 g、pH值为6且温度为65℃时，Cu2+去除效率最高，达到81.8%。动力学研究表明，凹土/IDA复合树脂对Cu2+的吸附较符合拟二级动力学方程，吸附过程以化学吸附为主；在298 K温度下，凹土/IDA复合树脂对Cu2+的吸附对两个模型都比较吻合，说明该吸附过程既存在单层吸附也存在多层吸附。关键词 复合树脂，铜，吸附性能，动力学研究
目 录
1 绪论 1
1.1 重金属的介绍及危害 1
1.2 常用水体中除重金属方法介绍 1
1.3 凹土的介绍 3
1.4 复合树脂的介绍 4
1.5 本课题研究的意义 4
2 实验部分 4
2.1 实验所用仪器与药品 4
2.2 复合树脂的制备 5
2.3 复合树脂的表征 6
2.4 复合树脂对Cu2+吸附性能的研究 7
3 结果与讨论 9
3.1 复合树脂的表征 9
3.2 复合树脂对Cu2+吸附性能的研究 11
3.3 吸附动力学 14
3.4 吸附等温线 16
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 重金属的介绍及危害
中国目前在重金属的开采、冶炼和加工过程中，造成了不少重金属如Pb、Hg、Cd、Cu等进入水、大气、泥土，造成了相当严重的环境污染[1]。例如随废水排出的重金属，纵然废水中重金属的浓度很低，但也可能会在藻类和底泥中积累，在鱼体内和贝类体表富集，从而对人、环境造成公害。当重金属进入人体内，会和蛋白质及各类酶产生强烈的相互作用并造成它们失去活性，也可能会富集在人体的某些器官中，若是重金属含量超过人体所能耐受的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
限度，便会造成各种人体中毒现象，给人体带来不可忽视的危害。随着国内工业文明的不断发展，预防和治理重金属污染已成为人们愈加重视的一大课题。
1.2 常用水体中除重金属方法介绍
含重金属废水是对生态环境危害极大的一类污染源，目前水体中重金属的去除主要有下列几种方法：
1.2.1 电解法
电解法[2]处理重金属废水是把化学方法（氧化还原）、絮凝和吸附技术三者结合起来研制的一种新方法，可以处理各种离子状态的污染物，如CN、Cr6+、Cu2+、Cd2+等。电解法处理重金属基本原理：利用金属的电化学性质，在有外加直流电的条件下，重金属离子Mn+在电解槽的阴极放电沉积，从相对高浓度的溶液中分离出来，废水中的氢氧根OH在阳极放电，从而达到去除废水中有害重金属的目的，同时，阴极沉积上的重金属还有回收利用价值。王刚[3]采用微电解法处理含铜废水，对提升含重金属废水处理技术水平具有重要意义和应用价值
1.2.2 离子交换法
离子交换法是液体中的离子和固态中离子间所进行的一种化学反应，利用固体交换材料上的可交换离子来与液体溶液中相同电性的离子进行交换反应，从而达到除去水体中有害离子目的。邹涛，刘明远[4]对用离子交换法处理工业废水中重金属的现状进行了分析。曹珂[5]等人分别从原水的水质、离子交换树脂、及其运行条件三方面对离子交换法进行了详细的阐述与分析。黄翠红[6]等人发现采用732树脂对Zn2+、Cu2+、Ni2+的回收率都达到了95%以上，且该树脂具有良好的离子交换功能。
1.2.3 膜分离法
18世纪末，法国的Abbe Nollet发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象，但直到19世纪中叶才发现了透析现象。膜分离技术是指在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性进行分离和浓缩的方法它利用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对混合物进行分离、提纯和富集。康雪晶，魏永杰[7]总结了近几年膜分离法处理重金属废水的进展，其中MohsenNia等利用反渗透技术成功去除含有Cu2+和Ni2+的重金属废水，去除率高达99.5%，效果显著。近几十年来，膜分离技术被发展应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，其中包含微滤(MF)、超滤(UF)、液膜(LM)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)和反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)等[8]。
1.2.4 化学沉淀法
近年来处理重金属废水的研究中，化学沉淀法被广泛的应用，其原理是向废水中投加某种化学药剂，使之与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类沉淀物，之后通过沉淀作用或者过滤使沉淀物从水中去除，从而降低水中溶解物质的含量。熊英禹[9]等人采用化学沉淀法处理了模拟含铜废水，在其实验的最佳条件下将平均含铜167 mg/L的废水处理成为铜离子浓度平均值仅有0.87 mg/L的水样。
沉淀法具有去除范围广、去除效率高、价格低廉且简便等优点，但在处理含低浓度重金属废水时处理效果较差。郭燕妮、方增坤等人[10]介绍了近些年化学沉淀法处理重金属废水的研究进展，阐述并列举了3种化学沉淀法的优缺点，探究重金属去除率的影响因素及对今后的研究方向进行展望。
1.2.5 吸附法
利用吸附剂吸附废水中重金属称为吸附法，活性炭、沸石粘土矿物等都是传统的吸附剂。近年来已经报道了很多利用各种吸附材料来吸附处理重金属污染废水的研究，如利用硅藻土资源制备对Cu2+处理效果较好的吸附剂，利用天然沸石资源如丝光沸石斜发沸石、膨润土等作为重金属离子吸附剂的研究报道[11]。
采用吸附法处理重金属废水具有很多优点，其操作简单且环保可再生循环利用，因此吸附法已经被人们视为水处理研究的重中之重。近几年来开发了许多性能优秀的吸附剂，并且大大提高了现有吸附剂的吸附性能，吸附法处理重金属废水已成为近年来研究的热点，如R.Naseem[12]将膨润土活化后对Pb2+的去除率能达到96%以上。另外，通过对现有的吸附剂进行改性，可以大大提高对金属离子的吸附量和吸附效率。李曼尼[13]对斜发沸石进行改性，显著提高了斜发沸石的吸附性能，使之能够更加有效地去除Cu，同时也可达到去除Zn、Pb等重金属离子的目的，工业运行效果十分良好；Selvaraj Rengaraj[14]等对多空渗水性钒土进行氨化和质子化改性，实现了对含铜的质量浓度为100 mg/L的废水去除达到95%，为低浓度的含铜废水的处理开辟了道路。
1.3 凹土的介绍
1.3.1 凹凸棒石粘土的简介
目 录
1 绪论 1
1.1 重金属的介绍及危害 1
1.2 常用水体中除重金属方法介绍 1
1.3 凹土的介绍 3
1.4 复合树脂的介绍 4
1.5 本课题研究的意义 4
2 实验部分 4
2.1 实验所用仪器与药品 4
2.2 复合树脂的制备 5
2.3 复合树脂的表征 6
2.4 复合树脂对Cu2+吸附性能的研究 7
3 结果与讨论 9
3.1 复合树脂的表征 9
3.2 复合树脂对Cu2+吸附性能的研究 11
3.3 吸附动力学 14
3.4 吸附等温线 16
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 重金属的介绍及危害
中国目前在重金属的开采、冶炼和加工过程中，造成了不少重金属如Pb、Hg、Cd、Cu等进入水、大气、泥土，造成了相当严重的环境污染[1]。例如随废水排出的重金属，纵然废水中重金属的浓度很低，但也可能会在藻类和底泥中积累，在鱼体内和贝类体表富集，从而对人、环境造成公害。当重金属进入人体内，会和蛋白质及各类酶产生强烈的相互作用并造成它们失去活性，也可能会富集在人体的某些器官中，若是重金属含量超过人体所能耐受的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
限度，便会造成各种人体中毒现象，给人体带来不可忽视的危害。随着国内工业文明的不断发展，预防和治理重金属污染已成为人们愈加重视的一大课题。
1.2 常用水体中除重金属方法介绍
含重金属废水是对生态环境危害极大的一类污染源，目前水体中重金属的去除主要有下列几种方法：
1.2.1 电解法
电解法[2]处理重金属废水是把化学方法（氧化还原）、絮凝和吸附技术三者结合起来研制的一种新方法，可以处理各种离子状态的污染物，如CN、Cr6+、Cu2+、Cd2+等。电解法处理重金属基本原理：利用金属的电化学性质，在有外加直流电的条件下，重金属离子Mn+在电解槽的阴极放电沉积，从相对高浓度的溶液中分离出来，废水中的氢氧根OH在阳极放电，从而达到去除废水中有害重金属的目的，同时，阴极沉积上的重金属还有回收利用价值。王刚[3]采用微电解法处理含铜废水，对提升含重金属废水处理技术水平具有重要意义和应用价值
1.2.2 离子交换法
离子交换法是液体中的离子和固态中离子间所进行的一种化学反应，利用固体交换材料上的可交换离子来与液体溶液中相同电性的离子进行交换反应，从而达到除去水体中有害离子目的。邹涛，刘明远[4]对用离子交换法处理工业废水中重金属的现状进行了分析。曹珂[5]等人分别从原水的水质、离子交换树脂、及其运行条件三方面对离子交换法进行了详细的阐述与分析。黄翠红[6]等人发现采用732树脂对Zn2+、Cu2+、Ni2+的回收率都达到了95%以上，且该树脂具有良好的离子交换功能。
1.2.3 膜分离法
18世纪末，法国的Abbe Nollet发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象，但直到19世纪中叶才发现了透析现象。膜分离技术是指在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性进行分离和浓缩的方法它利用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对混合物进行分离、提纯和富集。康雪晶，魏永杰[7]总结了近几年膜分离法处理重金属废水的进展，其中MohsenNia等利用反渗透技术成功去除含有Cu2+和Ni2+的重金属废水，去除率高达99.5%，效果显著。近几十年来，膜分离技术被发展应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，其中包含微滤(MF)、超滤(UF)、液膜(LM)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)和反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)等[8]。
1.2.4 化学沉淀法
近年来处理重金属废水的研究中，化学沉淀法被广泛的应用，其原理是向废水中投加某种化学药剂，使之与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类沉淀物，之后通过沉淀作用或者过滤使沉淀物从水中去除，从而降低水中溶解物质的含量。熊英禹[9]等人采用化学沉淀法处理了模拟含铜废水，在其实验的最佳条件下将平均含铜167 mg/L的废水处理成为铜离子浓度平均值仅有0.87 mg/L的水样。
沉淀法具有去除范围广、去除效率高、价格低廉且简便等优点，但在处理含低浓度重金属废水时处理效果较差。郭燕妮、方增坤等人[10]介绍了近些年化学沉淀法处理重金属废水的研究进展，阐述并列举了3种化学沉淀法的优缺点，探究重金属去除率的影响因素及对今后的研究方向进行展望。
1.2.5 吸附法
利用吸附剂吸附废水中重金属称为吸附法，活性炭、沸石粘土矿物等都是传统的吸附剂。近年来已经报道了很多利用各种吸附材料来吸附处理重金属污染废水的研究，如利用硅藻土资源制备对Cu2+处理效果较好的吸附剂，利用天然沸石资源如丝光沸石斜发沸石、膨润土等作为重金属离子吸附剂的研究报道[11]。
采用吸附法处理重金属废水具有很多优点，其操作简单且环保可再生循环利用，因此吸附法已经被人们视为水处理研究的重中之重。近几年来开发了许多性能优秀的吸附剂，并且大大提高了现有吸附剂的吸附性能，吸附法处理重金属废水已成为近年来研究的热点，如R.Naseem[12]将膨润土活化后对Pb2+的去除率能达到96%以上。另外，通过对现有的吸附剂进行改性，可以大大提高对金属离子的吸附量和吸附效率。李曼尼[13]对斜发沸石进行改性，显著提高了斜发沸石的吸附性能，使之能够更加有效地去除Cu，同时也可达到去除Zn、Pb等重金属离子的目的，工业运行效果十分良好；Selvaraj Rengaraj[14]等对多空渗水性钒土进行氨化和质子化改性，实现了对含铜的质量浓度为100 mg/L的废水去除达到95%，为低浓度的含铜废水的处理开辟了道路。
1.3 凹土的介绍
1.3.1 凹凸棒石粘土的简介
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