摘要
赤泥是铝矿石提取氧化铝后产生的一种碱性工业固体废弃物，其大量堆存造成了严重的土壤、地下水以及堆置场地的环境污染。除了本身作为吸附剂外，赤泥含有氧化铝、氧化硅和氧化钠等与沸石分子筛的成分一致，可以合成沸石分子筛。采矿、电镀、化工等行业产生大量含有Cu2+和Mn2+的废水，吸附法由于操作简易、效率高、能耗低等优点，常用于治理含Cu2+和Mn2+的废水。本文利用热处理对赤泥进行改性或者合成赤泥基4A分子筛用于吸附电镀废水中Cu2+和Mn2+，并进一步研究了其吸附机理。论文的主要内容和结果如下： （1）热活化赤泥对Cu2+和Mn2+吸附性能研究 考察了不同热处理温度得到的赤泥对Cu2+和Mn2+离子的吸附性能。结果表明，当热处理温度为700℃时，得到的热处理赤泥RM700显示出优异的吸附能力。在25℃时，投加量为1.20g·L-1，pH分别为4.8和5时，吸附平衡时间为12h，RM700对Cu2+和Mn2+的饱和吸附量分别为204.95mg·g-1和76.80mg·g-1。在Cu–Mn二元体系中，RM700对Cu2+和Mn2+的吸附量分别为127.32mg·g-1和28.26mg·g-1。浸出实验表明，吸附后Cu2+和Mn2+后RM700在pH为5-7的雨水环境中Cu2+和Mn2+浸出率很小，具有良好的稳定性。经SEM-EDS及FTIR表征分析可知，RM700对Cu2+、Mn2+的吸附主要为化学吸附，吸附机理主要为与Na+的离子交换，同时Cu2+可与RM700表面的O-C-O结合形成沉淀。 （2）赤泥基4A分子筛的合成及对Cu2+和Mn2+吸附性能、机理研究 以赤泥为原料，经碱熔融–水热结晶法成功合成4A分子筛。当泥碱比为1.2、硅铝比为2.2、水热温度为90℃、水热时间为5h时可以成功合成高纯度、结晶度为92.15%的4A分子筛。25℃下，Cu2+和Mn2+浓度分别为200.00mg·L-1和100.00mg·L-1，溶液初始pH分别为4.8和5，投加量为1.00g·L-1，吸附平衡时间为8h和6h。4A分子筛对Cu2+和Mn2+的最大吸附量分别为210.38mg·g-1和167.00mg·g-1。在Cu–Mn二元体系中，4A分子筛对Cu2+的选择性优于Mn2+，Cu2+优先被吸附。赤泥基4A分子筛具有良好的吸附循环稳定性，经5次吸附–解吸循环吸对Cu2+和Mn2+附量仍保持在182.41mg·g-1和140.47mg·g-1。通过SEM、FTIR、XPS、XRD等表征可知，4A分子筛对Cu2+比Mn2+具有更强的亲和力。对Cu2+的吸附机制为离子交换、与骨架中的O结合形成Cu-O键及在4A分子筛表面水解生成氢氧化铜沉淀。对Mn2+主要表现为离子交换。
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