[00150661]埃洛石纳米管对有害介质吸附机制的研究

本项目得到河南省科技攻关项目（102102270084）的资助，通过对埃洛石纳米管（HNTs）进行改性制备了C-HNTs、SH-HNTs和NH2-HNTs，采用XRD、TEM、FTIR、BET等对它们进行了表征；同时以含中性红、次甲基蓝及Ag+、Cr2O72-废水为例，研究了改性埃洛石纳米管对染料废水和含重金属阳离子及重金属含氧酸阴离子废水的吸附性能及吸附动力学、热力学机理。 研究埃洛石纳米管及化学活化改性的纳米管（C-HNTs）对染料废水吸附性能发现：HNTs及C-HNTs对染料离子的最大吸附量分别为95.7mg·g-1；随废水pH的增大、温度的升高、染料初始浓度的增加、吸附时间的延长，吸附量均逐渐增大；随吸附剂用量增大，颜料去除率逐渐增大；废水经吸附处理后，色度降至10以下；吸附热力学同时符合LangmuIr和FreundlIch模型，是自发吸热过程；吸附动力学符合Lagergren准二级动力学和离子扩散模型。 采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷（KH-590）对埃洛石纳米管改性制得SH-HNTs，以SH-HNTs对含Ag+废水进行吸附处理，吸附速度快，30mIn时，Ag+去除率达94﹪以上，达到吸附平衡；Ag+初始浓度对吸附性能影响较大，当Ag+初始浓度从50 mg/L提高到500 mg/L时，Ag+吸附量从12.37 mg/g增加到25.23 mg/g，随后Ag+初始浓度增加吸附量增加不明显；废水pH值及温度对吸附量影响极小，显示出SH-HNTs重金属离子独特的吸附特性；通过数据拟合发现吸附热力学同时符合LangmuIr和FreundlIch等温模型，而吸附动力学符合Lagergren准二级反应速率动力学模型。 以N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792）对埃洛石改性制备了NH2-HNTs，通过NH2-HNTs对含Cr2O72-废水处理发现，以NH2-HNTs对Cr2O72-吸附速率很快，10mIn即达吸附平衡，Cr2O72-去除率达95﹪以上，吸附量随Cr2O72-初始浓度增加而快速增加；pH对吸附性能有显著影响，pH在3-5之间时吸附能力最大；NH2-HNTs对Cr2O72-的吸附属于放热反应，低温更有利于吸附，吸附热力学符合LangmuIr等温式，吸附动力学符合Lagergren准二级反应速率模型。 通过对活性黑、酸性红、酸性黄等染料废水和含AsO43-、Hg2+、Cd2+、Pb2+等有毒有害离子废水的进一步研究发现：改性埃洛石纳米管均表现出很好的吸附性能，染料废水色度可降至10以下，有毒有害物质的去除率达95﹪以上。 大量的实验结果表明：改性埃洛石可用于含不同有害物质废水的处理，尤其是对阳离子染料、重金属阳离子及重金属含氧酸阴离子具有优良的吸附性能。与国内外同类技术相比，该项目研究成果达到了国际先进水平。