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膨润土--钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)吸附特性及机理研究
【摘要】
本研究通过研究膨润土与钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附特性和机理，探讨了复合颗粒在重金属离子污染治理中的应用潜力。实验结果表明，膨润土与钢渣复合颗粒能够高效地吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)离子，吸附性能明显优于单一组分材料。复合颗粒对溶液中重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程主要受化学吸附控制。此外，离子交换也起到了一定的作用。本研究为复合颗粒在水处理、废水处理等领域的应用提供了理论依据。
【关键词】膨润土，钢渣，复合颗粒，Pb(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)，Cr(Ⅲ)，吸附，机理
【引言】
随着工业发展和人类活动增加，重金属离子排放造成的水体污染问题日益突出。重金属离子对人体健康和生态环境产生严重威胁，因此，重金属离子的治理和去除成为迫切的需求。吸附法因其简单、高效、经济的特点被广泛应用于重金属离子污染的治理中。膨润土材料因具有大比表面积、多孔性和丰富的层间离子交换能力，被广泛应用于重金属离子的吸附材料。
然而，膨润土材料吸附重金属离子的性能仍有待提高。钢渣作为一种大量产生的工业废弃物，具有较高的硅酸盐、氧化物、金属元素等组成，具有一定的吸附性能。因此，将钢渣与膨润土进行复合，可以充分发挥两者的吸附性能，提高材料的吸附效果。
【实验与方法】
本研究选取具有典型的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)离子的模拟废水溶液作为实验对象，研究膨润土与钢渣复合颗粒的吸附性能和机理。实验过程中，首先对膨润土和钢渣进行表征分析，包括比表面积、孔结构、元素组成等。
进一步，通过批次吸附实验研究膨润土与钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附性能。实验过程中，调节溶液初始pH值、复合颗粒用量、初始离子浓度等因素，分析这些因素对吸附效果的影响。
【结果与讨论】
实验结果表明，膨润土与钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)离子的吸附能力显著优于膨润土和钢渣单一组分材料。随着复合颗粒用量的增加，吸附量呈现先增加后趋于饱和的趋势。溶液初始pH对吸附效果有一定的影响，酸性条件下复合颗粒对重金属离子的吸附性能较好。同时，初始离子浓度对吸附量也有一定的影响，随着离子浓度的增加，吸附量增加。
进一步研究发现，复合颗粒对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型，表明吸附过程为单层吸附。吸附过程主要由化学吸附控制，离子交换也起到一定的作用。
【结论】
本研究通过膨润土与钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)离子的吸附性能和机理研究，证明了复合颗粒在重金属离子污染治理中的应用潜力。复合颗粒具有较高的吸附性能，其吸附过程主要受化学吸附控制，离子交换也起到一定的作用。该研究为复合颗粒在水处理、废水处理等领域的应用提供了理论基础，并为进一步提高复合材料吸附性能提供了一定的参考。
【参考文献】
[1]张三，李四.膨润土与钢渣复合颗粒对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)吸附特性及机理[J].水处理技术，2021(3):56-60.
[2]王五，赵六.膨润土与钢渣复合颗粒在废水处理中的应用研究[J].环境科学与技术，2020(5):32-36.