随着工业的发展，重金属离子造成的污染日益加重，开发低成本高吸附容量的重金属离子吸附剂是当今社会迫切需要的。凹凸棒黏土(ATP)是一种八面体层状镁铝硅酸盐矿物，ATP的纳米晶体结构和内在的通道导致其具有高比表面积，广泛的应用于吸附方面。本文以凹凸棒黏土为载体，分别制备了聚苯胺/凹凸棒黏土(PANI/ATP)、零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(ZVI/PANI/ATP)和类水滑石/凹凸棒黏土(HTlc/ATP)复合材料，探讨了复合材料对重金属离子的吸附原理。主要研究内容如下:
1.利用离子交换方法处理的凹凸棒黏土具有较好的悬浮性能，采用悬浮静置聚合的方法合成了硝酸掺杂的PANI/ATP纳米复合材料，可使聚苯胺(PANI)均匀分散包覆在凹凸棒棒晶表面，主要研究了复合材料对含Cr(Ⅵ)废水的去除率。考察了吸附时间、物料配比、投料质量、温度和溶液pH值对其吸附性能的影响，对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明:配比m(An∶ ATP)=1∶0.75，投料质量为0.5 g，吸附50 mg L-1的Cr(Ⅵ)溶液1h后吸附率为99.60％，残留Cr(Ⅵ)的浓度为0.2 mg L-1，吸附过程是由配位作用为主的化学过程。
2.原位聚合法制备盐酸、对甲苯磺酸掺杂的PANI/ATP复合材料。利用扫描电镜对复合材料进行形貌表征。研究了对Cr(Ⅵ)废水的吸附，考察了物料配比、pH值、投料量和吸附时间对其吸附性能的影响，对实验数据进行动力学和热力学分析。结果表明:当复合材料物料配比为苯胺、凹凸棒黏土和对甲苯磺酸的质量比例为1∶1∶1，最佳吸附时间为4h、溶液最佳pH值为2.0时，吸附容量达到最大80.70 mg g-1。PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程，属于化学反应过程，Cr(Ⅵ)在复合材料上的吸附符合Langmuir表面单分子层吸附。
3.采用悬浮静置聚合的方法合成硝酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒(PANI/ATP)负载零价铁(ZVI)纳米复合材料，PANI/ATP表面负载ZVI粒子，解决了ZVI粒子分散难的问题。利用PANI的防腐性和导电性，解决了ZVI颗粒在处理六价铬Cr(Ⅵ)废水时容易被腐蚀和钝化的问题，结果表明，复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为4∶1∶4时，所制备的材料对Cr(Ⅵ)吸附容量能达到86.56 mg g-1，复合材料作为一种处理水污染的新型吸附剂，在处理金属离子废水方面具有广阔的应用前景。
4.本文采用共沉淀法制备HTlc，用ATP负载Mg-Al类水滑石(Mg-Al-HTlc)对含Ni(Ⅱ)废水的吸附。考察了pH值、投料量、吸附时间和温度对其吸附性能的影响，进行了热力学和动力学研究。使用SEM、FT-IR和XRD对复合材料进行表征。结果表明:该复合材料再生效果好，吸附过程符合Langmuir单分子层吸附，符合吸附动力学的物理扩散和化学反应，在pH=6.0，温度为50℃，初始浓度为150 mg L-1时，吸附容量最高可达80.94 mg g-1。分析了该吸附过程存在的吸附机理。

    doi：
    10.7666/d.Y2567258
    关键词：
    凹凸棒黏土复合材料 重金属离子 类水滑石 吸附性能
    作者：
    陆海林
    学位授予单位：
    兰州理工大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    应用化学
    导师姓名：
    徐惠
    学位年度：
    2014
    语种：
    中文
    分类号：
    O647.33
    在线出版日期：
    2014年10月13日