近年来，水体重金属离子污染给人们的生活和健康带来了极大的威胁。水体中重金属离子污染的治理引起了越来越广泛的关注。吸附法因其吸附效率高、吸附剂可重复使用，在水体重金属离子污染治理中发挥了主导作用。凹凸棒土作为一种天然矿物质具有比表面积大、表面有大量活性吸附位点等特点，是很好的重金属离子吸附剂。本文，通过表面改性提高凹凸棒土的重金属离子吸附性能，并将改性后的凹凸棒土引入到高分子水凝胶中，制备了聚丙烯酰胺/凹凸棒土复合水凝胶，研究了改性凹凸棒土及复合凝胶的重金属离子吸附和解吸性能。
首先，对沉积型和热液型凹凸棒土进行了结构表征，通过化学组成和结构特点分析，筛选出组成和结构适宜的凹凸棒土作为重金属离子吸附剂。用具有重金属离子捕捉剂之称的单宁酸对其进行了表面改性，并对改性前后的凹凸棒土进行了结构表征。研究结果表明，热液型凹凸棒土有更好的镉离子吸附性能，单宁酸通过化学反应可以接枝在凹凸棒土表面。
以镉离子吸附为研究目标，探讨了改性前后凹凸棒土对镉离子吸附性能的影响因素，用Lagergren拟一阶和拟二阶动力学模型、Langmuir，Freundlich，D-R吸附等温线对吸附数据进行了模拟，研究了吸附热力学，并对解吸影响因素及动力学进行了研究。研究结果表明，吸附过程最佳pH为6.0，初始镉离子浓度越大、反应温度越高，吸附量越大。吸附过程符合Lagergren拟二阶动力学模型，化学吸附是吸附过程的控制步骤。Langmuir吸附等温线能对实验数据进行很好的拟合，吸附是自发进行的吸热过程。被吸附的镉离子可以用0.1 mol/L的HCl溶液进行解吸，解吸速度较快，30min内即可达到解吸平衡。
将单宁酸改性凹凸棒土引入到聚丙烯酰胺凝胶内，制备了聚丙烯酰胺/单宁酸改性凹凸棒土复合水凝胶，研究了凹凸棒土含量对复合凝胶的结构和镉离子吸附性能的影响，对吸附动力学过程进行了拟合，并探讨了解吸过程的影响因素和解吸动力学。研究结果表明，随着凹凸棒土含量的增加，复合凝胶孔径变小，孔壁变厚，溶胀率降低。吸附过程传质机理分为膜扩散和颗粒内扩散两部分，化学吸附是吸附控制步骤。0.1 mol/L的CH3COOH能够将吸附的镉离子解吸，解吸平衡在120min内达到。

    关键词：
    凹凸棒土 单宁酸 复合凝胶 水体污染 重金属离子 吸附性能 解吸性能
    作者：
    吕超
    学位授予单位：
    天津工业大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    材料科学与工程
    导师姓名：
    张桂芳
    学位年度：
    2014
    语种：
    中文
    分类号：
    X52 O647.3
    在线出版日期：
    2015年07月30日