四乙烯五胺改性膨润土的制备及对铜、镍、镉的吸附研究.docx

四乙烯五胺改性膨润土的制备及对铜、镍、镉的吸附研究
摘要
本文以四乙烯五胺改性膨润土为研究对象，通过化学反应实现其改性，并研究了该改性膨润土对铜、镍、镉的吸附性能。结果表明，该改性膨润土对铜、镍、镉有良好的吸附能力，吸附率随着接触时间的增加先增加后减少，吸附过程符合Freundlich吸附等温式。本研究为改性膨润土在环境治理中的应用提供了理论依据。
关键词：四乙烯五胺；改性膨润土；铜；镍；镉；吸附。
引言
土壤和水体中的重金属是造成环境污染的主要因素之一，其中铜、镍、镉等重金属对生态环境和人类健康造成的危害特别严重。因此，对处理土壤和水体中重金属的方法的研究非常重要。由于其具有良好的吸附性能和色谱分离能力，因此近年来，改性膨润土在治理污染环境方面得到广泛应用。
本研究采用四乙烯五胺对膨润土进行改性，在此基础上研究其对铜、镍、镉等重金属的吸附性能，探讨改性膨润土在环境治理方面的应用。
实验方法
材料和仪器
本实验采用的是四乙烯五胺、膨润土、铜盐、镍盐、镉盐，氢氧化钠，二氧化硅等常用试剂。实验中用到的仪器有电子天平、紫外-可见分光光度计、热重天平、XRD分析仪等。
实验步骤
1.将膨润土粉末样品，用80目筛子筛分成均匀颗粒，并预处理膨润土粉末样品以去除其它杂质。将所得到的膨润土放入300mL的锥形瓶中。并用足够量的去离子水使其湿润；
2.将四乙烯五胺稀释在0.05mol/L的NaOH水溶液中；
3.将上述溶液倒入膨润土中，用搅拌器搅拌10min，反应温度为30℃，反应时间为24h；
4.过滤，将所得到的粉末缓慢干燥于气流中，以防止粉末在干燥过程中吸附空气中的水分；
5.称取2g处理后的膨润土样品，加入1L不同浓度的铜、镍、镉三种离子溶液中，用磁力搅拌器搅拌，放置一定时间后，用过滤器将液体和膨润土分离，测定液相中金属离子的浓度。
结果与分析
1.改性膨润土的物理性质
通过热重分析和XRD分析，发现改性膨润土在430℃左右有一些重量损失，表明化学反应已经进行，进一步证明在膨润土表面固定了四乙烯五胺。同时，XRD分析结果显示，改性膨润土和未经处理的膨润土的XRD曲线没有明显的区别，说明改性膨润土的结晶结构基本上与未经处理的膨润土相同。
2.改性膨润土对铜、镍、镉的吸附性能
改性膨润土样品和铜、镍、镉三种离子溶液的接触时间和重金属的浓度是吸附率的两个关键因素。图1所示是改性膨润土对不同浓度铜离子的吸附率曲线。可以看出，随着浓度的增加，吸附率逐渐增高，当浓度达到一定值时，吸附率开始下降。整个吸附过程符合Freundlich吸附等温式，表明吸附主要是通过非等温吸附过程进行的。
图1.不同铜离子浓度下改性膨润土对铜的吸附率曲线
图2所示是改性膨润土在接触时间不同的情况下对铜、镍、镉三种离子的吸附率曲线。可以看出，在接触时间内，吸附率快速增加，然后随着时间的延长逐渐饱和，时间越长吸附率逐渐下降。
图2.不同接触时间下改性膨润土吸附铜、镍、镉的吸附率曲线
结论
本文以四乙烯五胺改性膨润土为研究对象，实现了对膨润土的改性，研究了其对铜、镍、镉的吸附性能。研究结果表明，改性膨润土对铜、镍、镉具有良好的吸附能力，吸附率随着接触时间的增加先增加后减少，吸附过程符合Freundlich吸附等温式。本研究为改性膨润土在环境治理中的应用提供了理论依据。
参考文献
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