腐殖酸(HA)是动植物在水体及土壤中经过长期的物理、化学及生物作用而形成的一种复杂的有机物。天然水体中腐殖酸的存在对人类及动植物的生存会构成严重威胁。因此,如何高效去除饮用水中的腐殖酸是目前关注的热点之一。
胺基类物质对水中腐殖酸具有较好的去除效果。本论文以凹凸棒土(ATP)为基体,不同的氨基类试剂为改性剂,通过不同的改性方式对凹凸棒土进行有机改性,以改性后的凹凸棒土为吸附剂,研究其对水体中腐殖酸的去除效果,以及各种外界条件如吸附时间、溶液pH、干扰离子等对吸附效果的影响。
氨基类复合材料是通过适当的方法使不同的改性剂有效地结合到凹凸棒土表面从而形成一种新的吸附材料。合成的三种材料主要为:聚苯胺改性的凹凸棒土(ATP-PANI);氨基硅烷试剂改性的凹凸棒土(ATP-APTES);表面活性剂改性的凹凸棒土(ATP-CTAC)。分别以凹凸棒土复合材料吸附剂,以腐殖酸为目标污染物,通过吸附实验的结果和吸附剂表征结果,对其吸附机理进行探究,并得出以下几点:
(1)ATP-PANI对水中腐殖酸的吸附
合成的ATP-PANI复合材料通过FITR分析知,PANI可有效的结合到凹凸棒土表面,通过BET和IEP分析知,吸附剂的比表面积为65.71m2/g,等电点为3.98。
ATP-PANI对HA具有较好的吸附效果。在实验条件下,ATP-PANI对HA的吸附量可达52.91mg/g,且在200min左右吸附基本达到平衡。ATP-PANI对HA的吸附量随着温度的升高而增大,吸附等温线符合Langmuir方程;ATP-PANI对HA的吸附速率随腐殖酸浓度的增大而降低,吸附动力学可用拟二级动力学方程进行拟合。
溶液pH对ATP-PANI吸附HA的影响比较明显,ATP-PANI对HA的吸附量随着pH的而降低。实验中干扰离子对吸附的影响顺序为Ca2+＞K+≈Na+,说明这些离子对吸附起着促进作用。
实验以2mol/L的NaOH为脱附剂,对已吸附HA分子的吸附剂进行脱附,脱附再生四次后,吸附量仅有微小的降低,说明ATP-PANI对HA具有良好的吸附和脱附再生性。
(2)ATP-APTES对水中腐殖酸的吸附
合成的ATP-APTES复合材料通过FITR和TG分析知,APTES有效结合到凹凸棒土上的量约为3.56%。
实验条件下,以ATP-APTES为吸附剂,吸附剂对HA的吸附等温线可用Freundlich方程进行很好的你好,吸附动力学符合拟二级动力学方程。AP-APTES对HA的吸附随着溶液pH的增大而逐渐降低。溶液中盐离子对吸附其促进作用,其中,Ca2+的加入明显降低了HA的IEP,因此钙离子能明显的提高ATP-APTES对HA的吸附。通过对吸附HA分子前后的Nls的XPS分析知,吸附作用主要是通过ATP-APTES表面的胺基与HA分子之间的相互作用实现的。
(3)ATP-CTAC对水中腐殖酸的吸附
通过FITR和TG分析知,CTAC有效结合凹凸棒土表面的量约为8.90%。在实验条件下,以ATP-CTAC为吸附剂,HA的吸附等温线分别可用Freundlich方程拟合,吸附动力学可用拟二级动力学方程进行很好的拟合。ATP-CTAC对HA的吸附量随着溶液pH的升高而逐渐降低。溶液中干扰离子对实验结果的影响顺序为Ca2+＞K++＞Na+。以0.1mol/L的NaOH为脱附剂,对己吸附HA分子的ATP-CTAC进行脱附,脱附再生四次后,吸附量仅有微小的下降,因此,ATP-CTAC具有良好的脱附再生性。
经过有机改性后的凹凸棒土的复合材料,都显著的提高了原土对腐殖酸的吸附能力,且吸附主要是依靠凹凸棒土表面质子化的氨基与溶液中解离的腐殖酸分子之间的相互作用。

    doi：
    10.7666/d.y2093636
    关键词：
    腐殖酸 饮用水水源 净化机制 凹凸棒土 脱附再生性
    作者：
    韩晓晶
    学位授予单位：
    陕西科技大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    化学工程与技术
    导师姓名：
    马宏瑞
    学位年度：
    2012
    语种：
    中文
    分类号：
    TU991.2
    在线出版日期：
    2012年09月03日