乙二胺改性凹土对水体中pb2+的吸附性能研究(附件)
本文制备了乙二胺改性凹土作为吸附剂，吸附水体中的Pb2+。并进行FT-IR、SEM和XRD表征。考察了吸附剂的投加量、溶液的温度、pH以及时间等影响对吸附性能的影响，绘制了吸附动力学曲线和吸附等温线。表征结果表明乙二胺成功的负载在了酸性凹土上，而且未改变酸性凹土的组成以及晶体结构。实验结果表明吸附剂投加量为0.16 g、温度为65℃、pH为7时去除率可达98.01%。通过研究吸附动力学，得知该吸附过程较好的吻合二级动力学方程，以化学吸附为主。通过吸附等温线的研究，得知该吸附过程较好的吻合Langmuir等温线模型，以单层吸附为主。关键词 凹土，乙二胺，铅离子，吸附性能
目 录
1 绪论 1
1.1 重金属的危害 1
1.2 重金属的去除方法 1
1.3 凹土在重金属的吸附中的作用 2
1.4 乙二胺对重金属的吸附 3
1.5 本论文研究内容、技术路线及意义 4
2 实验内容 5
2.1 实验仪器与药品 5
2.2 酸改性凹土与改性凹土的制备 6
2.3 乙二胺改性凹土的表征 7
2.4 乙二胺改性凹土对Pb2+吸附性能的研究 8
3 结果与讨论 10
3.1 乙二胺改性凹土的表征 10
3.2 不同影响因素对吸附效果的影响 12
3.3 吸附动力学研究 15
3.4 吸附等温线研究 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
1.1 重金属的危害
重金属污染已成为最严重的污染之一。今天严重的环境问题，因为它而日益严峻。在自然条件下退化为无害[1]，特别是在水生环境中。众所周知，工业废水直接排放到环境中。或间接地，如冶金、电气和。电子、采矿、冶炼、金属电镀业，对生态系统造成了广泛的破坏[2]。无论是水体还是土壤环境，重金属污染尤为突出，其既可造成生态环境的恶化，还可进入食物链，对人体造成巨大危害[3]。
近几年来，工农业生产的迅速发展加快了“城市化”进程，大量重金属如Pb、Hg、Cr、C *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
o对大气、水、土壤等造成严重的污染。重金属不能在水中分解，它们在饮用后毒性被放大，并与水中的其他毒素结合产生更多的有毒有机化合物。重金属污染变得更加严重。
重金属污染会产生十分严重的危害，会造成水体的恶化、人体健康的损害以及严重的经济损失等。其主要危害归纳为如下：
（1）将皮肤、呼吸道等作为入口进入体的器官，造成人体内各系统严重的损害。
（2）脑组织中进入重金属后会不断积累，假以时日会对脑组织造成损害。
（3）对人体的骨骼造成损害，影响胃脏的调节功能，导致高血压等症状出现。
（4）饮用或者吸入会引起腹泻或是过敏咽炎等，严重的会导致中毒。
1.2 重金属的去除方法
重金属污染环境，并且与其他有机化合物的污染相比有许多不同之处，通过自然界本身的不同效应许多有机化合物能够得到净化，从而减少或消除危害。而重金属容易聚集在一起，在环境中很难得到有效的处理。
1.2.1 化学沉淀法
废水中某些溶解性物质与某种化学物质发生反应，产生难溶的沉淀物，叫做化学沉淀法。张更宇[4]等人采用氟化钠和氢氧化钙为沉淀剂，溶液pH为8、温度为20℃时，向50 mL废磷化液中投加0.42 g的氟化钠和1.85 g氢氧化钙反应1h后，Zn、Mn、Ni三种重金属的去除率分别达到99.8%、99.5%、99.7%。
1.2.2 电解法
利用电解的方法，使重金属离子在两个电极得到氧化和还原，重金属聚集在一起，实现重金属的去除和回收。罗发生[5]等人采用铁炭微电解催化还原法处理了某铜冶炼厂废水，在初始pH为3、100 mL废水中加入铁炭总量5 g、铁炭质量比为1:1、停留时间30 min时，处理效果最佳，Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分别达到95.6%、91.8%、70.9%。
1.2.3 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。姜娜[6]介绍了废水处理中去除重金属常用的吸附剂。表明釆用吸附技术来处理含重金属的废水是一种非常有效和具有发展前景的方法之一。
1.3 凹土在重金属的吸附中的作用
凹土是一种性能优异的吸附材料，具有良好的分散性、胶体性、催化性、离子交换性以及巨大的比表面积。凹土储量丰富、成本低廉且对环境友好。我国凹土利用率低、应用范围小、产品研发程度不够，因此开发便宜的凹土并应用到重金属的去除具有很重要的意义[7]。
1.3.1 凹土对重金属的吸附
凹凸棒土可有效去除废水中的Zn2+、Mn2+、Pb2+、Cu2+等重金属阳离子，可以使废水中的重金属离子浓度，低于国家规定的排放标准，对重金属的吸附容量高，去除效果好[8]。络合作用、离子交换作用及静电作用是凹土吸附重金属离子的主要吸附方式。在凹土吸附重金属离子的过程中，络合作用、离子交换作用及静电作用同时发生，因此凹土相比其他吸附材料对重金属离子的吸附容量也更大[9]。但是天然开采的凹土品质差异较大、杂质含量多，需要进行处理以获得高品质的凹土，纯凹土对一些阴离子的吸附效果较差，对重金属的吸附效率也远不如改性后的凹土。
1.3.2 凹土的热活化
热活化法是在高温的条件下将凹土进行煅烧改性。在煅烧时能够减少凹土的内部与表面的水份，使得选择吸附性改变。研究表明：温度达到65℃时，凹土对水的吸附量明显减少；温度达到98℃时，孔道水被去除，凹土没有在结构和形态上发生明显的变化；温度高达230℃时，凹土表面水份消失，凹土呈折叠状；温度为481℃时，凹土表面水份完全消失；温度接近595℃时，凹土内部水份逐渐消失，孔道结构塌陷；当温度高于800℃时，凹土的晶体结构发生显著变化[10]。胡涛[11]等人研究了凹凸棒土的热处理改性方法，改性凹凸棒土对印染废水CODcr和色度有良好的去除能力，CODcr的去除率高达80%，脱色率高达98%以上。
目 录
1 绪论 1
1.1 重金属的危害 1
1.2 重金属的去除方法 1
1.3 凹土在重金属的吸附中的作用 2
1.4 乙二胺对重金属的吸附 3
1.5 本论文研究内容、技术路线及意义 4
2 实验内容 5
2.1 实验仪器与药品 5
2.2 酸改性凹土与改性凹土的制备 6
2.3 乙二胺改性凹土的表征 7
2.4 乙二胺改性凹土对Pb2+吸附性能的研究 8
3 结果与讨论 10
3.1 乙二胺改性凹土的表征 10
3.2 不同影响因素对吸附效果的影响 12
3.3 吸附动力学研究 15
3.4 吸附等温线研究 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
1.1 重金属的危害
重金属污染已成为最严重的污染之一。今天严重的环境问题，因为它而日益严峻。在自然条件下退化为无害[1]，特别是在水生环境中。众所周知，工业废水直接排放到环境中。或间接地，如冶金、电气和。电子、采矿、冶炼、金属电镀业，对生态系统造成了广泛的破坏[2]。无论是水体还是土壤环境，重金属污染尤为突出，其既可造成生态环境的恶化，还可进入食物链，对人体造成巨大危害[3]。
近几年来，工农业生产的迅速发展加快了“城市化”进程，大量重金属如Pb、Hg、Cr、C *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
o对大气、水、土壤等造成严重的污染。重金属不能在水中分解，它们在饮用后毒性被放大，并与水中的其他毒素结合产生更多的有毒有机化合物。重金属污染变得更加严重。
重金属污染会产生十分严重的危害，会造成水体的恶化、人体健康的损害以及严重的经济损失等。其主要危害归纳为如下：
（1）将皮肤、呼吸道等作为入口进入体的器官，造成人体内各系统严重的损害。
（2）脑组织中进入重金属后会不断积累，假以时日会对脑组织造成损害。
（3）对人体的骨骼造成损害，影响胃脏的调节功能，导致高血压等症状出现。
（4）饮用或者吸入会引起腹泻或是过敏咽炎等，严重的会导致中毒。
1.2 重金属的去除方法
重金属污染环境，并且与其他有机化合物的污染相比有许多不同之处，通过自然界本身的不同效应许多有机化合物能够得到净化，从而减少或消除危害。而重金属容易聚集在一起，在环境中很难得到有效的处理。
1.2.1 化学沉淀法
废水中某些溶解性物质与某种化学物质发生反应，产生难溶的沉淀物，叫做化学沉淀法。张更宇[4]等人采用氟化钠和氢氧化钙为沉淀剂，溶液pH为8、温度为20℃时，向50 mL废磷化液中投加0.42 g的氟化钠和1.85 g氢氧化钙反应1h后，Zn、Mn、Ni三种重金属的去除率分别达到99.8%、99.5%、99.7%。
1.2.2 电解法
利用电解的方法，使重金属离子在两个电极得到氧化和还原，重金属聚集在一起，实现重金属的去除和回收。罗发生[5]等人采用铁炭微电解催化还原法处理了某铜冶炼厂废水，在初始pH为3、100 mL废水中加入铁炭总量5 g、铁炭质量比为1:1、停留时间30 min时，处理效果最佳，Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分别达到95.6%、91.8%、70.9%。
1.2.3 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。姜娜[6]介绍了废水处理中去除重金属常用的吸附剂。表明釆用吸附技术来处理含重金属的废水是一种非常有效和具有发展前景的方法之一。
1.3 凹土在重金属的吸附中的作用
凹土是一种性能优异的吸附材料，具有良好的分散性、胶体性、催化性、离子交换性以及巨大的比表面积。凹土储量丰富、成本低廉且对环境友好。我国凹土利用率低、应用范围小、产品研发程度不够，因此开发便宜的凹土并应用到重金属的去除具有很重要的意义[7]。
1.3.1 凹土对重金属的吸附
凹凸棒土可有效去除废水中的Zn2+、Mn2+、Pb2+、Cu2+等重金属阳离子，可以使废水中的重金属离子浓度，低于国家规定的排放标准，对重金属的吸附容量高，去除效果好[8]。络合作用、离子交换作用及静电作用是凹土吸附重金属离子的主要吸附方式。在凹土吸附重金属离子的过程中，络合作用、离子交换作用及静电作用同时发生，因此凹土相比其他吸附材料对重金属离子的吸附容量也更大[9]。但是天然开采的凹土品质差异较大、杂质含量多，需要进行处理以获得高品质的凹土，纯凹土对一些阴离子的吸附效果较差，对重金属的吸附效率也远不如改性后的凹土。
1.3.2 凹土的热活化
热活化法是在高温的条件下将凹土进行煅烧改性。在煅烧时能够减少凹土的内部与表面的水份，使得选择吸附性改变。研究表明：温度达到65℃时，凹土对水的吸附量明显减少；温度达到98℃时，孔道水被去除，凹土没有在结构和形态上发生明显的变化；温度高达230℃时，凹土表面水份消失，凹土呈折叠状；温度为481℃时，凹土表面水份完全消失；温度接近595℃时，凹土内部水份逐渐消失，孔道结构塌陷；当温度高于800℃时，凹土的晶体结构发生显著变化[10]。胡涛[11]等人研究了凹凸棒土的热处理改性方法，改性凹凸棒土对印染废水CODcr和色度有良好的去除能力，CODcr的去除率高达80%，脱色率高达98%以上。
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