β-FeOOH改性蒙脱土对模拟酸性矿山废水中铜离子的吸附

β⁃ＦｅＯＯＨ改性蒙脱土对模拟酸性矿山废水中铜离子的吸附周华锋∗张肖肖李响（沈阳化工大学应用化学学院，沈阳１１０１４２）摘要用β⁃羟基氧化铁对蒙脱土进行改性制备β⁃羟基氧化铁改性蒙脱土（β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ）。用氮吸附程序升温脱附对β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ的结构进行了表征，并研究了β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）对模拟酸性矿山废水中铜离子的吸附。结果发现：蒙脱土经改性后比表面积增加、孔容增大；β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）对废水中Ｃｕ２＋有很强的吸附能力。在初始浓度为５～２５ｍｇ·Ｌ－１范围内，β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）用量为２～９ｇ·Ｌ－１，吸附２０ｍｉｎ后Ｃｕ２＋的浓度均低于０．５ｍｇ·Ｌ－１。Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温方程能更好地描述吸附过程，吸附过程符合单分子吸附模型；动力学研究表明，吸附遵循拟二级吸附动力学方程，相关性很好。关键词蒙脱土；改性；β⁃羟基氧化铁；吸附；铜离子Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｉｎａｃｉｄｉｃｍｉｎｅｄｒａｉｎａｇｅｂｙβ⁃ＦｅＯＯＨｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ．ＺＨＯＵＨｕａ⁃ｆｅｎｇ∗，ＺＨＡＮＧＸｉａｏ⁃ｘｉａｏ，ＬＩＸｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１４２，Ｃｈｉｎａ）．Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｂｅｔａｈｙｄｒｏｘｙｉｒｏｎｏｘｉｄｅ．Ｎ２⁃ＴＰＤｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆβ⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｉｎａｃｉｄｉｃｍｉｎｅｄｒａｉｎａｇｅｂｙβ⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）ｗａｓｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｏｆｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．β⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）ｈａｄｓｔｒｏｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒＣｕ２＋．ＷｈｅｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｗａｓ５－２５ｍｇ·Ｌ－１，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆβ⁃ＦｅＯＯＨ⁃Ｍｔ（３．５）ｗａｓ２－９ｇ·Ｌ－１，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｗａｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ０．５ｍｇ·Ｌ－１ａｆｔｅｒ２０ｍｉｎ．ＴｈｅＬａｎｇｍｕｉｒｉｓｏｔｈｅｒｍｍｏｄｅｌｂｅｔｔｅｒｆｉｔｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｔｈａｎＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈｉｓｏｔｈｅｒｍｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｍｏｌｅｃｕｌｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｌｌｏｗｅｄｔｈｅｑｕａｓｉ⁃ｓｅｃｏｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｗｉｔｈａｇｏｏｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；β⁃ｈｙｄｒｏｘｙｉｒｏｎｏｘｉｄｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｏｐｐｅｒｉｏｎ．国家自然科学基金项目（４１７７３１３６）和辽宁省高等学校创新人才支持计划项目（ＬＲ２０１７０７３）资助。收稿日期：２０１８⁃０１⁃２９接受日期：２０１８⁃０７⁃０２∗通讯作者Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｈｕａｆｅｎｇ４１８＠１６３．ｃｏｍ酸性矿山废水是在矿山开采和利用过程中产生的特殊酸性废水，一般ｐＨ值在２～４，重金属离子的质量浓度为每升几毫克至几百毫克范围，甚至高达数千毫克（王进等，２０１２）。重金属污染了水、土壤以及空气，经过食物链的传递，威胁人类的生存，导致一些疾病产生（Ｓｔａｖｉｔｓｋａｙａｅｔａｌ．，２０１４）。因此，从环境中去除重金属是重要的科学实践任务。目前，酸性矿山废水的处理方法主要有中和法（李乐卓等，２０１５）、硫化物沉淀法（贺迎春等，２０１３）、人工湿地法（周桑扬等，２０１６）、吸附法（郑天宇等，２０１１；万祥云等，２０１３；常洪铭等，２０１６）和离子交换法（肖轲等，２０１５；楚广等，２０１６）等。环保廉价的吸附材料是吸附法的研究重点。蒙脱土（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）是具有独特的层状结构的２∶１型蒙皂石组黏土矿物，八面体氧化铝片夹在四面体硅酸盐片之间，由于在八面体位置（由Ｍｇ、Ｆｅ和Ｔｉ）和四面体位置（Ａｌ、Ｆｅ）的同构取代，在黏土矿物上产生负电荷。这种永久的负层电荷