CN108483548A - 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法 - Google Patents

一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108483548A
CN108483548A CN201711386187.3A CN201711386187A CN108483548A CN 108483548 A CN108483548 A CN 108483548A CN 201711386187 A CN201711386187 A CN 201711386187A CN 108483548 A CN108483548 A CN 108483548A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heavy metal
magnetism
alkaline calcium
calcium bentonite
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711386187.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108483548B (zh
Inventor
童张法
张寒冰
施华珍
王迎亚
刘坤
汤睿
朱颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN201711386187.3A priority Critical patent/CN108483548B/zh
Publication of CN108483548A publication Critical patent/CN108483548A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108483548B publication Critical patent/CN108483548B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/46—Materials comprising a mixture of inorganic and organic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4806—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of inorganic character
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土(MACB/CC)在重金属吸附中的应用及其方法，该方法是将有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入含有相应重金属离子的溶液中进行吸附，待其达到吸附平衡后，金属离子的最大去除率大于90％。重金属为Pb(II)、Cd(II)中的一种或其混合物。由于MACB/CC其表面含有―NH2、―COOH和―OH等功能基团，可防止磁性纳米Fe3O4被氧化，MACB/CC的磁分离性能和稳定性能、吸附性能均优于MACB，MACB/CC还可通过外加磁场进行固液分离循环使用，循环使用次数可达5‑10次以上，是一种绿色、高效、可循环利用的吸附材料，在处理重金属废水方面具有良好的应用前景。

Description

一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及 方法
技术领域
本发明属于膨润土深加工应用领域，特别涉及一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法。
背景技术
与大多数污染物相比，重金属污染物有较为明显的区别，普通污染物可通过微生物的降解使毒性逐渐消减，但重金属污染物具有化学稳定性的特点，不能被微生物分解，因此重金属污染物是具有长期危害性。水环境中的重金属污染物严重威胁着我们的健康与生存，水体中的重金属污染物会通过生物链的富集，最终进入人类体内，而人体中蛋白质和生物酶会与重金属污染物发生反应，使器官或组织失活变性，导致疾病发生。重金属污染物对人体具有致癌、致畸、致突变的作用。表1为含重金属污染物的水体中铅、铜、锌、镉、镍对人体的损害。
表1铅、铜、锌、镉、镍对人体的危害
若任由含重金属的污水排放到大自然中，必然会对人类健康造成危害，须在排放前就对其进行去除处理。然而无论是哪种重金属污水处理方法都不能使重金属自身被分解破坏，只能转移其现有的位置，或改变其物理和化学存在形式。因此，无论是从防止环境水体污染还是从合理利用自然资源等方面考虑，最好的重金属废水处理的原则应该是重金属和污染水都回收利用。
膨润土(Bentonite)在我国储量丰富，价格便宜，它是以蒙脱石为主要矿物成分的层状非金属矿，比表面积较大并且具有一定的吸附能力，被广泛用于吸附去除污水中的有毒重金属。但天然膨润土对含重金属废水的处理能力有限，往往需要对其进行改性从而提高其吸附吸能。天然膨润土通常以无机改性、有机改性、柱撑改性以及无机-有机复合改性的方法。前人的研究表明，改性后的膨润土在重金属废水处理方面具有良好的吸附性能。
申请人通过国家自然科学基金“阴离子型钙基膨润土的合成机理及其催化与吸附性能研究(20766001)”及“有机酸膨润土的合成及其在复合废水处理中的吸附性能研究(21166004)”的资助下合成了一系列的阴离子型膨润土——碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土，与传统的阳离子型膨润土相比，该类型的膨润土含有功能不同的有机基团，具有传统膨润土不具备的一些功能，使膨润土的应用领域大大拓宽。已有的研究工作表明，碱性钙基膨润土对水体中的二价重金属离子如Pb(II)、Zn(II)、Cu(II)等具有良好的吸附性能，有机酸膨润土则对水体中的六价铬盐去除能力良好。
然而，由于碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土在水体中具有较好的分散性及悬浮性，在吸附重金属离子的后续处理中，存在固液难以分离的问题，从而影响了其处理重金属废水的工程实际应用。
发明内容
本发明就是针对现有技术中碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土在处理重金属废水存在的技术缺陷，在申请人日前提交的“一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法”基础上，进一步研究并提供该有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法，该应用和方法表明：该有机修饰磁性碱性钙基膨润土(简称MACB/CC)是一种环保、高效且可重复利用的重金属吸附材料；相对于表面未经有机修饰的磁性碱性钙基膨润土(简称 MACB)来说，经过有机修饰剂修饰后的MACB/CC在磁分离性能、磁核稳定性及吸附性能等方面均得到极大的优化提高。
本发明的技术方案如下：
一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用，所述的有机修饰磁性碱性钙基膨润土为以碱性钙基膨润土为载体，负载磁性纳米Fe3O4粒子，并用有机修饰剂进行表面修饰的一种三元复合材料，其结构如图8所示，图8中夹层状物表示碱性钙基膨润土，方框内物质为单粒磁性Fe3O4粒子结构单元，单粒磁性Fe3O4粒子结构单元如图9所示，。
该有机修饰磁性碱性钙基膨润土(简称MACB/CC)的制备方法及理化性能在申请人日前提交的“一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法”(201711241239.8，申请日为 20171030)专利申请中有详细记载。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用，所述的重金属为Pb(II)、Cd(II)中的一种或其混合物。
一种如上任一所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，该方法是将有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入含有相应重金属离子的溶液中进行吸附，待其达到吸附平衡后，金属离子去除率大于90％。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，当重金属离子为Pb(II)、Cd(II)时，Pb(II)的去除率大于95％，Cd(II)的去除率大于90％。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述有机修饰磁性碱性钙基膨润土的投入量为以重金属离子的溶液计0.4～1.8 g·L-1。
作为技术方案的进一步改进，以上任一所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述的重金属离子的溶液pH值为1.0-5.0。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述的吸附时间为10-90min即可达到吸附平衡。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述的有机修饰磁性碱性钙基膨润土循环使用5-10次仍然能保持较好的吸附能力。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述的重金属离子的溶液pH值为2.0-3.0。
作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，所述的吸附时间为10-60min即可达到吸附平衡。
本发明具有以下有益效果：
1.经共聚膜CC修饰后的MACB，其表面含有―NH2、―COOH和―OH等功能基团，可防止磁性纳米Fe3O4被氧化，MACB/CC的磁分离性能和稳定性能均优于MACB。
2.经共聚膜CC修饰后的MACB，其表面含有―NH2、―COOH和―OH等功能基团，其吸附性能明显强于未经修饰的MACB。
3.MACB/CC可通过外加磁场实现固液分离循环，循环使用次数可达5-10次以上，是一种绿色、高效、可循环利用的吸附材料，在处理重金属废水方面具有良好的应用前景。
附图说明
图1为MACB和本发明的MACB/CC投加量对Cd2+去除率效果对比图。
图2为MACB和本发明的MACB/CC投加量对Pb2+去除率效果对比图。
图3为MACB和本发明的MACB/CC在不同pH值对Cd2+去除率效果对比图。
图4为MACB和本发明的MACB/CC在不同pH值对Pb2+去除率效果对比图。
图5为MACB和本发明的MACB/CC在不同吸附时间对Cd2+吸附去除率效果对比图。
图6为MACB和本发明的MACB/CC在不同吸附时间对Pb2+吸附去除率效果对比图。
图7为本发明的MACB/CC吸附机理图。
图8为本发明的有机修饰磁性碱性钙基膨润土的结构示意图。
图9为单粒磁性Fe3O4粒子结构单元示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
首先按照申请人日前提交的“一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法”(201711241239.8，申请日为20171030)制备得到MACB/CC和MACB。
实施例1
有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为20mg·L-1重金属离子Pb(II)的溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为1.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计0.4g·L-1，然后在水浴振荡器中150r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为10min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用5次，计算得到Pb(II)金属离子去除率大于96.9％。
实施例2
有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为20mg·L-1重金属离子Cd(II)的溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为2.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计0.7g·L-1，然后在水浴振荡器中200r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为25min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用6次，计算得到Cd(II)金属离子去除率大于93.9％。
实施例3
有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为80mg·L-1重金属离子Pb(II)、Cd(II)按任意比例混合的混合溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为3.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计1.0g·L-1，然后在水浴振荡器中300r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为40min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用7次，计算得到金属离子Pb(II)的去除率大于97.6％，Cd(II)的去除率大于95.1％。
实施例4
有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为120mg·L-1重金属离子Pb(II)、Cd(II)按任意比例混合的混合溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为4.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计1.2g·L-1，然后在水浴振荡器中400r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为60min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用8次，计算得到金属离子Pb(II)的去除率大于98.3％，Cd(II)的去除率大于94.8％。
实施例5
有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为200mg·L-1重金属离子Pb(II)、Cd(II) 按任意比例混合的混合溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为5.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计1.6g·L-1，然后在水浴振荡器中500r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为80min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用9 次，计算得到金属离子去Pb(II)的去除率大于98.5％，Cd(II)的去除率大于95.2％。
实施例6
将有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入初始浓度为400mg·L-1重金属离子Pb(II)、Cd(II) 按任意比例混合的混合溶液中，调整重金属离子的溶液pH值为3.0。有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入量为以重金属离子的溶液计1.8g·L-1，然后在水浴振荡器中150r·min-1的条件下进行吸附，吸附时间为60min即可达到吸附平衡，有机修饰磁性碱性钙基膨润土重复使用10 次，计算得到金属离子Pb(II)的去除率大于99.2％，Cd(II)的去除率大于96.6％。
效果对比实施例
效果对比实施例1：吸附剂投加量的去除率效果对比实施例
图1和图2为MACB和MACB/CC投加量对Cd2+、Pb2+吸附去除率的效果对比图，由图可知，随着投加量在0.4～1.8g·L-1间的增大，MACB和MACB/CC对Cd2+、Pb2+的去除率均不断增大，并最终趋于平缓，且两图中MACB/CC的去除率曲线均明显高于MACB。从图1 中MACB和MACB/CC对Cd2+的去除率曲线可以看出，投加量在1.4g·L-1之前，去除率都随投加量增加而增大的幅度较为明显，而在1.4g·L-1之后，曲线基本趋于平缓，MACB/CC的最大去除率可达96.7％，而MACB的最大去除率仅为59.7％；从右图对Pb2+的去除率曲线也可看出投加量在1.4g·L-1之前，去除率都随投加量增加而增大的幅度较为明显，在1.4g·L-1之后，曲线基本趋于平缓，MACB/CC对Pb2+的最大去除率可达96.8％，MACB的最大去除率为68.2％。在重金属离子的吸附过程中，吸附剂本身的属性就决定了其吸附性能的优劣。在投加量较低的情况下，吸附剂上的活性点位较少，仅能提供有限的吸附点位对Cd2+、Pb2+离子产生吸附行为。这是由于MACB上的磁性纳米Fe3O4粒子本身吸附能力较差，并且掩盖了ACB表面的部分活性吸附点位；而MACB/CC上因添加了修饰剂CC，其表面含有―NH2、―COOH和―OH等功能基团，会对Cd2+、Pb2+离子产生静电吸引或螯合作用。因而吸附去除效果明显提高。
效果对比实施例2：溶液初始pH值的去除率效果对比实施例
溶液初始pH值可改变吸附剂表面及污染物的电荷特性，而且还可能影响吸附剂的分散性及其表面功能基团的存在形式。图3和图4MACB和本发明的MACB/CC在不同pH值对Cd2+、Pb2+去除率效果对比图。从图中可以看出，溶液的初始pH值对于Cd2+、Pb2+在 MACB/CC和MACB上的吸附都有明显影响，可以分成三个明显的阶段：第一阶段为去除率很低的阶段，溶液初始pH值在1.0至2.0之间时，MACB/CC和MACB对Cd2+、Pb2+的去除率均不到10％，原因是由于强酸条件下破坏了碱性钙基膨润土的基本结构，而且在低pH值下，MACB/CC表面的有机修饰剂上可能会发生质子化反应 导致吸附剂带有正电荷，与溶液中Cd2+、Pb2+发生静电排斥，同时大量的H+也会与Cd2+、Pb2+竞争吸附点位，不利于吸附的进行；第二阶段是溶液初始pH值在2.0到3.0之间时，MACB/CC对Cd2+、Pb2+的去除率分别从9％直接上升到90％和99％，而MACB对Cd2+、Pb2+的去除率仅上升不到60％，这是由于随着pH值的增大，MACB/CC 上功能基团质子化反应逐渐减弱，消除静电排斥，促进功能基团―NH2、―COOH和―OH 与金属离子的螯合作用，从而提高了去除率(吸附机理可见图7)；第三阶段是溶液初始pH 值在3.0到7.0之间，随着pH的增大，MACB/CC的去除率基本保持在95％以上，而MACB 的去除率最大仅为71％。因此，相比吸附剂MACB，经有机共聚膜CC修饰后的MACB/CC 对重金属离子的吸附性能更加优越。
效果对比实施例3：吸附时间的去除率效果对比实施例
吸附时间的长短与吸附去除率、吸附量的高低密切相关，也是评判吸附剂优劣的重要指标。图5和图6为MACB和MACB/CC在不同吸附时间对Cd2+、Pb2+吸附去除率效果对比图，从两图中均可以看出，随着吸附时间在0～210min范围内增加，MACB和MACB/CC对 Cd2+、Pb2+的吸附量曲线呈现先快速上升再趋于平缓的趋势。其中，MACB对Cd2+、Pb2+的吸附过程均在30min左右达到吸附平衡，平衡吸附量分别为44.1mg·g-1、197.1mg·g-1，而 MACB/CC对Cd2 +、Pb2+的吸附过程是在610-90min左右达到吸附平衡，平衡吸附量分别为 70.0mg·g-1、274.5mg·g-1。平衡时MACB/CC对Cd2+、Pb2+的吸附量远远大于MACB，但达到吸附平衡的时间却延长了。这主要归因于MACB/CC中修饰剂的添加，羧甲基纤维素与壳聚糖形成的共聚膜CC上含有丰富的―NH2、―COOH和―OH等功能基团，可以与Cd2+、 Pb2+离子产生螯合作用，从而提高了吸附能力，但由于共聚膜修饰在MACB的外层，使得 Cd2+、Pb2+离子扩散到MACB表面的时间延长，从而导致MACB/CC达到吸附平衡的时间大于MACB。
由以上对比实施例可知，无论是在相同带吸附剂投入量的条件下，还是在相同初始pH 值条件下，MACB/CC对重金属Cd2+、Pb2+的吸附效果均极大优于MACB。

Claims (10)

1.一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用，其特征在于：所述的有机修饰磁性碱性钙基膨润土为以碱性钙基膨润土为载体，负载磁性纳米Fe3O4粒子，并用有机修饰剂进行表面修饰的一种三元复合材料，其结构如图8所示，图8中夹层状物表示碱性钙基膨润土，方框内物质为单粒磁性Fe3O4粒子结构单元，单粒磁性Fe3O4粒子结构单元如图9所示。
2.根据权利要求1所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用，其特征在于：所述的重金属为Pb(II)、Cd(II)中的一种或其混合物。
3.一种如权利要求1-2任一所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：该方法是将有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入含有相应重金属离子的溶液中进行吸附，待其达到吸附平衡后，金属离子去除率大于90％。
4.根据权利要求3所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：当重金属离子为Pb(II)、Cd(II)时，Pb(II)的去除率大于95％，Cd(II)的去除率大于90％。
5.根据权利要求3所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述有机修饰磁性碱性钙基膨润土的投入量为以重金属离子的溶液计0.4～1.8g·L-1。
6.根据权利要求3-5任一所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述的重金属离子的溶液pH值为1.0-5.0。
7.根据权利要求6所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述的吸附时间为10-90min即可达到吸附平衡。
8.根据权利要求6所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述的有机修饰磁性碱性钙基膨润土循环使用5-10次仍然能保持较好的吸附能力。
9.根据权利要求7或8所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述的重金属离子的溶液pH值为2.0-3.0。
10.根据权利要求7或8所述的一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的方法，其特征在于：所述的吸附时间为10-60min即可达到吸附平衡。
CN201711386187.3A 2017-12-20 2017-12-20 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用 Active CN108483548B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711386187.3A CN108483548B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711386187.3A CN108483548B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108483548A true CN108483548A (zh) 2018-09-04
CN108483548B CN108483548B (zh) 2021-10-08

Family

ID=63343984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711386187.3A Active CN108483548B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108483548B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112624726A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 嘉兴沃特泰科环保科技股份有限公司 一种用于危废填埋标准的液体混配螯合剂及其制备方法
WO2023075701A3 (en) * 2021-10-29 2023-08-10 National University Of Singapore Clay composite particles and methods of fabrication thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091598B (zh) * 2010-12-24 2012-08-29 湖南大学 虫胶修饰纳米磁性吸附剂及其制备方法和应用
CN102275998B (zh) * 2011-05-30 2012-12-26 北京理工大学 磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法
CN103566866A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 吉林化工学院 一种用于去除mc-lr的磁性膨润土的制备方法
CN104174354A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 太原理工大学 超顺磁性膨润土基水处理剂的制备方法
CN108114694A (zh) * 2017-11-30 2018-06-05 广西大学 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091598B (zh) * 2010-12-24 2012-08-29 湖南大学 虫胶修饰纳米磁性吸附剂及其制备方法和应用
CN102275998B (zh) * 2011-05-30 2012-12-26 北京理工大学 磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法
CN103566866A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 吉林化工学院 一种用于去除mc-lr的磁性膨润土的制备方法
CN104174354A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 太原理工大学 超顺磁性膨润土基水处理剂的制备方法
CN108114694A (zh) * 2017-11-30 2018-06-05 广西大学 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴明霞，等: "磁性有机膨润土的制备及其吸附性能研究", 《试验研究与应用》 *
张寒冰，等: "碱性钙基膨润土的制备及其应用研究进展", 《化工进展》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112624726A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 嘉兴沃特泰科环保科技股份有限公司 一种用于危废填埋标准的液体混配螯合剂及其制备方法
WO2023075701A3 (en) * 2021-10-29 2023-08-10 National University Of Singapore Clay composite particles and methods of fabrication thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN108483548B (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ahmed et al. Heavy metal toxicity, sources, and remediation techniques for contaminated water and soil
Castro et al. Heavy metal adsorption using biogenic iron compounds
CN107188330B (zh) 一种吸附净化酸性废水的方法
CN104475012B (zh) 一种Fe3O4@SiO2磁性纳米球及其制备方法和应用
Kadirvelu et al. Activated carbon from coconut coirpith as metal adsorbent: adsorption of Cd (II) from aqueous solution
CN106698582A (zh) 利用工业粉煤灰和纳米铁处理含重金属污染物工业废水的方法
CN101920191B (zh) 一种活性炭改性材料及在水除砷中的用途
CN106582547B (zh) 一种改性海泡石的制备方法及其在环境修复中的应用
Pham et al. Removal of As (V) from the aqueous solution by a modified granular ferric hydroxide adsorbent
CN101559988A (zh) 一种氨氮废水的处理方法
Aneke et al. Adsorption of heavy metals from contaminated water using leachate modular tower
Shahryari et al. Enhancing cadmium removal by low-cost nanocomposite adsorbents from aqueous solutions; a continuous system
CN108483548A (zh) 一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法
CN107096513A (zh) 一种树脂基磷酸铜纳米花涂层深度去除水中重金属的方法
Sun et al. Recovering rare earth elements via immobilized red algae from ammonium-rich wastewater
Hu et al. A novel technique for Cd removal from soil based on alginate-derived floatable spheres
Liu et al. Magnetic polyphenol nanocomposite of Fe3O4/SiO2/PP for Cd (II) adsorption from aqueous solution
CN111330536A (zh) 用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的制备及使用方法
CN108480393B (zh) 一种磁性氨基化空心微球土壤修复剂、其制备方法及应用
CN102744030B (zh) 一种含氧化石墨的纳米材料及其制备方法和水处理剂及水处理方法
Jiang et al. The purification of acid mine drainage through the formation of schwertmannite with Fe (0) reduction and alkali-regulated biomineralization prior to lime neutralization
CN111282541A (zh) 一种除砷复合材料及其制备方法
CN110302744A (zh) 一种冶金废水用磁性纳米吸附剂及其制备方法
Krishnan et al. Waste water treatment for heavy metal toxins using plant and hair as adsorbents
US20130341280A1 (en) Deep purification method for removing trace thallium in water by using polymer-based nanosized manganese oxide

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant