粘土质白云岩固化水中铜离子的作用与机理

发布时间：2017-04-03 05:05

  本文关键词：粘土质白云岩固化水中铜离子的作用与机理，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：粘土质白云岩是凹凸棒石粘土矿床中的重要矿石类型。本文以安徽明光和河南镇平白云石凹凸棒石粘土矿为典型研究矿床,粉晶X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等以主要研究手段,对粘土质白云岩原矿石、煅烧产物及除铜产物进行表征分析。利用静态吸附实验考察了不同溶液pH值、反应时间、初始Cu2+浓度、离子浓度、温度等条件下天然粘土质白云岩去除水中Cu2+的作用和机理；通过XRD、SEM研究了不同温度热处理粘土质白云岩的结构演化规律,对比研究了不同温度处理样品与水中Cu2+的反应动力学；利用静态实验和动态实验分别研究了最佳煅烧温度下粘土质白云岩去除水中Cu2+的影响因素(固液比、pH、浓度)和持续净化酸性含Cu2+废水(50mg/L, pH=4.5)的性能；此外还利用不同浓度的氨水对煅烧粘土质白云岩与Cu2+反应后产物进行浸取处理。结果表明：(1)天然粘土质白云岩相对于普通白云岩和凹凸棒石粘土具有更好的除铜效果,最佳反应pH为5,浓度50mg/L,30℃恒温反应4h,对Cu2+的去除率达到99.2%；Cu2+的吸附过程符合准二级动力学,反应是自发、吸热且遵循Freundlich等温方程,Cu2+的饱和去除量(pH=5,30℃)为186.2mg/g。固化Cu2+的主要机制为矿物水化与溶解引起的表面沉淀和凹凸棒石与新生碱式碳酸铜[Cu2CO3(OH)2]胶体的静电吸附。(2)热活化粘土质白云岩的最佳温度点为650℃,此时产物组合为方解石+方镁石+白云石+凹凸棒石,在适宜条件(1g/L, pH=4, 100mg/L,4h)下对铜的去除率达99.6%,去除机理主要是由于纳米方解石与方镁石的溶解、水化、中和作用促进Cu2+形成碱式碳酸铜沉淀；利用25%的氨水对反应后产物中Cu提取率为90.3%。(3)650℃煅烧粘土质白云岩动态柱处理效果明显优于未处理样品,当柱床体积(Bed Volume, BV)为2472时,动态柱开始穿透,对Cu2+处理容量为122.7 mg/g,且出水pH稳定在6.5-7.8范围内。
【关键词】：粘土质白云岩 铜离子 表面沉淀 煅烧 动态实验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;P589
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.0 重金属污染来源、危害及特点16
• 1.1 废水中重金属离子的主要处理方法16-19
• 1.1.1 化学沉淀法17-18
• 1.1.2 膜分离法18
• 1.1.3 电化学法18
• 1.1.4 离子交换法18
• 1.1.5 生物法18-19
• 1.1.6 吸附法19
• 1.2 凹凸棒石与白云石矿物的基本特征19-21
• 1.2.1 凹凸棒石的基本特征19-20
• 1.2.2 白云石的基本特征20-21
• 1.3 凹凸棒石粘土研究现状21-22
• 1.4 白云岩作为环境功能材料的研究进展22-24
• 1.5 论文选题依据及研究目的和意义24
• 1.6 论文研究内容、方案与工作量24-27
• 1.6.1 主要研究内容24-25
• 1.6.2 实验方案设计25
• 1.6.3 论文工作量25-27
• 第二章 白云石凹凸棒石粘土矿床地质特征27-44
• 2.1 安徽明光白云石凹凸棒石粘土矿床地质特征27-35
• 2.1.1 地质背景27-31
• 2.1.2 安徽明光粘土质白云岩矿物学特征31-35
• 2.2 河南镇平白云石凹凸棒石粘土矿床地质特征35-44
• 2.2.1 地质背景35-36
• 2.2.2 河南镇平粘土质白云岩矿物学特征36-44
• 第三章 粘土质白云岩固化水中铜离子的效果与机理44-63
• 3.1 实验材料及方法44-46
• 3.1.1 实验材料与仪器44-45
• 3.1.2 样品加工与测试45
• 3.1.3 吸附试验45-46
• 3.2 结果与讨论46-62
• 3.2.1 样品性质测试46-48
• 3.2.2 不同初始pH的影响48-50
• 3.2.3 反应动力学50-52
• 3.2.4 等温模型52-55
• 3.2.5 反应热力学55-56
• 3.2.6 去除机理分析56-62
• 3.3 本章小结62-63
• 第四章 煅烧粘土质白云岩固化铜离子的作用63-74
• 4.1 实验材料与方法63-64
• 4.2 结果与讨论64-73
• 4.2.1 不同温度煅烧粘土质白云岩样品表征64-67
• 4.2.2 不同温度煅烧粘土质白云岩去除铜离子67-70
• 4.2.3 最佳温度煅烧粘土质白云岩去除水中铜离子70-73
• 4.3 本章小结73-74
• 第五章 煅烧粘土质白云岩净化水中铜离子动态实验74-80
• 5.1 实验材料与方法74-75
• 5.1.1 实验材料74
• 5.1.2 颗粒强度测试74
• 5.1.3 动态实验装置74-75
• 5.2 结果与讨论75-79
• 5.2.1 颗粒强度测试结果75-76
• 5.2.2 动态柱出水分析76-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-88
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果88

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