楊浩，趙斌，陳學(xué)青，曹吉林

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，河北省綠色化工與高效節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300130）

聚丙烯酸-丙烯酸鈉復(fù)合膨潤(rùn)土的制備及其對(duì)F吸附的研究

楊浩，趙斌，陳學(xué)青，曹吉林

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，河北省綠色化工與高效節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300130）

針對(duì)粉末狀膨潤(rùn)土在水處理應(yīng)用中固液相難分離、吸附性能低等問題，以丙烯酸為聚合單體，采用懸浮乳液聚合法，制備了粒狀聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）鈣基復(fù)合膨潤(rùn)土吸附劑．利用無機(jī)羥基鐵對(duì)此粒狀膨潤(rùn)土進(jìn)行無機(jī)改性，并用XRD、SEM和紅外光譜（IR）分析手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了表征，顯示改性劑成功添加并進(jìn)入膨潤(rùn)土層間或表面．羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土對(duì)F的吸附效果最好，吸附量?jī)?yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的其他改性膨潤(rùn)土，并且對(duì)F具有良好再生性能．0.5 g羥基鐵改性聚丙烯酸-丙烯酸鈉復(fù)合膨潤(rùn)土處理50 m L濃度為16.3 mg/L的F溶液時(shí)，平衡吸附量和去除率分別為1.52 mg/g和92.4%．羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土對(duì)F的平衡吸附復(fù)合Freund lich等溫吸附方程．

聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）；改性膨潤(rùn)土；F；吸附；再生

0 前言

氟作為人體必需微量元素，其在飲用水中的濃度，對(duì)于人的健康有直接顯著的影響．適宜的氟濃度為0.5～1.0mg/L，當(dāng)飲用水中的氟濃度超過2.0mg/L時(shí)，人體的牙齒和骨骼就會(huì)氟中毒．我國(guó)氟地下水分布較為廣泛，是氟中毒較為嚴(yán)重的國(guó)家之一[1]．目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于含氟廢水的處理主要有[2-3]：吸附法、化學(xué)沉淀法、離子交換法等．化學(xué)沉淀法成本低、處理效果好，但仍有廢渣的二次分離與處理問題；離子交換法投資高、樹脂再生麻煩；吸附法常用活性炭作吸附劑，二次污染少，但存在吸附容量小、處理效果差等問題．開發(fā)高效、廉價(jià)的吸附劑去除水體中的F是近年來研究的熱點(diǎn)．

膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要成分的層狀硅酸鹽粘土礦物，對(duì)金屬陽離子具有較好的離子交換吸附性能，但對(duì)陰離子如F等的吸附容量很?。ㄟ^改性劑制成的改性膨潤(rùn)土可提高膨潤(rùn)土對(duì)F的吸附性能．牟淑杰[4]研究發(fā)現(xiàn)PDMDAAC改性膨潤(rùn)土處理氟離子濃度為100mg/L的含氟水的最優(yōu)條件為，投加量3g/L，去除率可達(dá)97%，出水氟離子濃度為3 mg/L．李益民等[5]利用羥基鐵和羥基鋁對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行柱撐改性，投加量為20g/L時(shí)，對(duì)于濃度為30mg/L的F溶液的吸附率均達(dá)到80%以上．姜浩[6]等用在模擬的土壤條件下制備的低聚合羥基鐵膨潤(rùn)土復(fù)合體進(jìn)行了吸附氟的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，復(fù)合體對(duì)氟的吸附能力較膨潤(rùn)土原土高，投加量為1.6 g/L，對(duì)2 mg/L的F溶液的吸附量達(dá)到1.0mg/L．王代之[7]研究了采用Al3+改性膨潤(rùn)土及Cr3+改性膨潤(rùn)土處理濃度為30mg/L的弱酸性含氟水，震蕩時(shí)間為60min，除氟率達(dá)83%以上，出水氟離子濃度降至5mg/L．馬玉新[8]研究鈣基膨潤(rùn)土、酸性膨潤(rùn)土，顆粒鋯負(fù)載膨潤(rùn)土、顆粒膨潤(rùn)土的除氟性能，結(jié)果表明：吸附容量由高到低的順序?yàn)轭w粒鋯負(fù)載膨潤(rùn)土>顆粒膨潤(rùn)土>酸性膨潤(rùn)土>鈣基膨潤(rùn)土，再生后的膨潤(rùn)土要比原膨潤(rùn)土效果好．

目前吸附F的改性膨潤(rùn)土均為粉末狀形態(tài)，存在著吸附劑吸附之后，固液不易分離，吸附劑難以回收再利用等問題．

為了改善粉末狀膨潤(rùn)土吸附劑的使用性能，Ulusoy U等[9]采用懸浮液聚合的方法合成了膨潤(rùn)土、分子篩和聚丙烯酰胺的復(fù)合物，并對(duì)其對(duì)水中的Pb2+吸附進(jìn)行了研究；游鑫玲等[10]采用水溶液聚合法，制備了聚丙烯酸-丙烯酸鈉鈣劑復(fù)合膨潤(rùn)土，并對(duì)水溶液中Pb2+和F吸附進(jìn)行了研究；馮天水等[11]采用水溶液插層聚合法，以鈉基膨潤(rùn)土為主體原料，進(jìn)行了鈉基膨潤(rùn)土-聚丙烯酰胺-聚丙烯酸復(fù)合物的制備及其對(duì)Pb2+吸附研究；徐迎雪等[12]采用懸浮乳液法：以膨潤(rùn)土為主要原料，丙烯酸為聚合單體，對(duì)粒狀聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）鈣基復(fù)合膨潤(rùn)土的制備及其對(duì)鎘離子性能進(jìn)行研究．

為了改善膨潤(rùn)土吸附劑對(duì)F的吸附性能及使用性能，本文在文獻(xiàn)[11]的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行球狀聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）鈣基復(fù)合膨潤(rùn)土有機(jī)改性和鐵改性吸附劑制備及其對(duì)F吸附的研究．

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與試劑

膨潤(rùn)土取自遼寧省朝陽地區(qū)：膨潤(rùn)土原料取自遼寧省朝陽地區(qū)，其化學(xué)組成見表1．實(shí)驗(yàn)用膨潤(rùn)土為提純后過200目（75m）篩的鈣基膨潤(rùn)土，記為A；氫氧化鈉：天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠；丙烯酸（AA）：天津市福晨化學(xué)試劑廠；N，N-亞甲基雙丙烯酰胺：天津市津科精細(xì)化工研究所；過硫酸鉀：天津市分船化學(xué)試劑科技有限公司；環(huán)己烷：天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠；Span 80：天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠；NaF：天津市化學(xué)試劑三廠；FeCl3：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；明礬：天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠；所用試劑均為分析純；所用水為去離子水．

表1 膨潤(rùn)土的化學(xué)組成%Tab.1 Chem ical com position of raw bentonite

1.2 分析測(cè)試方法

溶液中F的測(cè)定采用選擇電極法[13]；測(cè)定儀器為江蘇江分電分析儀器有限公司生產(chǎn)的WL-15A型微處理機(jī)離子計(jì)：測(cè)量范圍0～±1999.9mV，顯示精度0.1mV．樣品的X射線衍射采用日本理學(xué)D/Max II-2500VB2+ /PCX射線衍射儀測(cè)定：Cu靶（K射線，=0.15406 nm），管電壓40 kV，管電流100mA，硅粉為內(nèi)標(biāo)，掃描速度0.25°/min，掃描范圍2=2°～90°．樣品的紅外譜圖采用德國(guó)BRUKER公司113型紅外光譜儀測(cè)定：掃描范圍4 000～400 cm1，分辨率4 cm1，掃描次數(shù)16次，KBr壓片法制片．樣品的表觀形貌采用荷蘭PHILIP公司XL30S-FEG掃描電子顯微鏡觀察；樣品的制樣方法采用噴金法，儀器的分辨率為3.5 nm，放大倍數(shù)為15～2.0×105倍．

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合改性膨潤(rùn)土的制備

1）制取油相：在裝有攪拌漿，回流冷凝器的250m L的三口燒瓶中加入分散介質(zhì)環(huán)己烷52.5m L和乳化劑Span 80約2.5m L，在45℃下，以250 r/m in轉(zhuǎn)速電動(dòng)攪拌0.5 h使Span 80充分溶解在環(huán)己烷中．

2）制取水相：稱取0.2332g NaOH放入干燥的小燒杯，加15m L去離子水溶解．量取2m L丙烯酸放入另一干燥的小燒杯中，加入到NaOH溶液中，搖勻后，分別加入8 g提純后的膨潤(rùn)土A，0.25 gN-N亞甲基雙丙烯酰胺，以500 r/m in轉(zhuǎn)速電動(dòng)攪拌1 h，最后加入0.08 g過硫酸鉀．

3）將步驟1）制得油相加熱控溫至70℃左右，然后用滴管將2）制得的水相逐滴加到油相，邊滴加邊以500 r/m in轉(zhuǎn)速電動(dòng)攪拌，恒溫?cái)嚢? h后，過濾分離出顆粒產(chǎn)品，并用蒸餾水洗滌2次，油水相分離后，油相可循環(huán)使用；

4）將洗滌后復(fù)合膨潤(rùn)土顆粒置于150℃恒溫干燥箱中干燥6 h，即得粒狀聚丙烯酸-丙烯酸鈉復(fù)合膨潤(rùn)土B．

5）將480m L的0.3mol/L的NaOH溶液緩慢加入到150m L的0.1mol/L的FeCl3中，并不斷機(jī)械攪拌，滴加完后繼續(xù)攪拌2 h，最后放在室溫下老化3 d．取50 g產(chǎn)品B加入其中，電動(dòng)攪拌3 h后，過濾分離出固相產(chǎn)品，先用蒸餾水清洗至濾液中無Cl（用0.1mol/L的AgNO3檢驗(yàn)），然后放入烘箱150℃下干燥6h后，即制得羥基鐵改性的復(fù)合膨潤(rùn)土C．

1.3.2 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

1）吸附過程試驗(yàn)：取50m L濃度為16.3mg/L的F溶液（含離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑）放在50m L的容量瓶中，并且加入0.5g的產(chǎn)品A、B和C，以250 r/m in速度電動(dòng)攪拌，取不同時(shí)間溶液樣品進(jìn)行分析，可得到F吸附過程曲線．

2）吸附平衡試驗(yàn)：將0.5g產(chǎn)品A、B或C加入到50m L濃度分別為82.7mg/L、33mg/L、16.3mg/L、9.8 mg/L的F溶液（含離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑）中，室溫下以250 r/m in轉(zhuǎn)速電動(dòng)攪拌3 h后測(cè)定溶液中F濃度，計(jì)算得F吸附量，繪制吸附F等溫吸附曲線．

3）再生膨潤(rùn)土吸附F試驗(yàn)：將第1次吸附16.3 mg/L的F溶液后的試樣A、B、C干燥至恒重，記為A1、B1、C1．加入50 m L的0.1 mol/L的KA lSO4溶液，室溫下進(jìn)行攪拌解析試驗(yàn)，定時(shí)測(cè)定溶液中的F濃度直到數(shù)值不變．真空抽濾除去解析液，將試樣A1、B1、C1用去離子水沖洗2～3次至中性，干燥至恒重，同等條件下，二次吸附16.3mg/L的F溶液．

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合膨潤(rùn)土靜態(tài)吸附F及再生實(shí)驗(yàn)

2.1.1 F吸附過程

圖1 樣品A、B、C對(duì)F的吸附Fig.1 Absorption of the samples A,B,C to F

圖1為試樣A、B、C在濃度為16.3 mg/L的F的溶液的吸附過程曲線．由圖1可以看出，樣品A、B、C達(dá)到吸附平衡的時(shí)間分別為100m in、250m in、350m in，他們對(duì)F去除率和平衡吸附量分別為55.2%、0.9 mg/g，64.97%、1.06 mg/g和92.4%、1.51 mg/g．說明復(fù)合膨潤(rùn)土B的吸附性能要比鈣基膨潤(rùn)土A吸附性能優(yōu)越，而羥基鐵改性后的復(fù)合膨潤(rùn)土C比復(fù)合膨潤(rùn)土B和鈣基膨潤(rùn)土A對(duì)F的吸附性能更好，其對(duì)F的吸附量已超過同等條件下文獻(xiàn)的報(bào)道值．曹吉林等[14]采用水溶液聚合法，以丙烯酰胺為聚合單體合成了系列復(fù)合膨潤(rùn)土，膨潤(rùn)土含量為90%的產(chǎn)品對(duì)濃度為12 mg/L的F的吸附量為0.884 7mg/g．游鑫玲等[10]采用水溶液聚合法制成聚丙烯酸-丙烯酸鈉復(fù)合膨潤(rùn)土，0.5 g復(fù)合膨潤(rùn)土處理50m L濃度16.104mg/L的F溶液時(shí)，平衡吸附量和去除率為1.01mg/g、62.95%．A土本身呈堿性，電負(fù)性較強(qiáng)，其對(duì)氟離子的吸附主要是氟離子和膨潤(rùn)土表面羥基的交換；但由于其比表面積較大，更容易在溶液中分散，增大了相互接觸面積，所以吸附平衡時(shí)間較B、C短．C土對(duì)F吸附較A、B土優(yōu)越，是由于：1）改性后膨潤(rùn)土層間距明顯增大；2）改性后，吸附劑表面大量的羥基與氫離子結(jié)合形成SOH2+有利于與氟離子的交換；3）改性后，C膨潤(rùn)土表面具有較多的正電荷，與氟離子發(fā)生交換的幾率增大．

采用Lagergren[15]二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程對(duì)試樣A、B、C吸附F的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見表2．由表2可知，試樣A、B、C對(duì)F的吸附過程較好地符合Langmuir二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算的平衡吸附量與實(shí)驗(yàn)值較一致．

表2 常溫下Lagergren二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程及參數(shù)Tab.2 Lagergren pseudo-second-orderkinetic equation and parametersat room temperature

圖2為試樣A、B、C對(duì)不同的濃度F溶液的吸附曲線，從圖中可以看出，試樣A、B、C對(duì)F的吸附量都隨著溶液的濃度升高而增大．

Langmuir和Freundlich[16-17]方程常用于描述吸附等溫線．Langmuir等溫吸附方程能較好地描述吸附劑表面單分子吸附過程，方程如式(1)

其中：Ceq為吸附平衡濃度，mol/L；KL為吸附平衡常數(shù)；Qmax為最大吸附量，mg g1．以Ceq/qeq對(duì)Ceq作圖，通過截距可求得Qmax，通過斜率可求得KL．

Freundlich等溫吸附方程能較好地描述吸附劑表面非均質(zhì)性吸附過程，其線性形式如式(2)

其中KF和n為Freundlich常數(shù)，分別與吸附容量和吸附強(qiáng)度相關(guān)．以lg qeq對(duì)lg Ceq作圖，通過截距可求得KF，通過斜率可求得n．

采用Langmuir和Freundlich等溫吸附方程對(duì)試樣A、B、C在常溫下吸附F的平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到擬合曲線方程及參數(shù)如表3、表4所示．由常溫下樣品對(duì)的等溫吸附方程及參數(shù)可看出，試樣A、B吸附的Freundlich等溫方程擬合精度較高，更接近于多分子層物理吸附．由于A土為鈣基膨潤(rùn)土，本身帶負(fù)電，膨潤(rùn)土在水溶液中電負(fù)性較強(qiáng)，從水溶液中吸附去除F比較困難，主要是與A土表面羥基的交換．B土表面具有-COOH和-COONa這2種基團(tuán)，他們?cè)谒须x解后會(huì)產(chǎn)生與電性相同的-COOH，同性電荷相互排斥，抑制了進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部，內(nèi)部膨潤(rùn)土不能與進(jìn)行交換，也只有膨潤(rùn)土表面的的羥基與進(jìn)行交換，導(dǎo)致吸附以多分子層吸附為主．試樣C吸附的Langmuir等溫方程擬合精度較高，經(jīng)改性后，C土表面帶有正電荷，增大了與F的接觸幾率，導(dǎo)致對(duì)F吸附以物理吸附為主，離子交換吸附的比例較小的單分子層吸附．

圖2 樣品A、B、C對(duì)不同濃度F的吸附等溫線Fig.2 Absorption isotherm of thesamplesA,B,C toatdifferent concentrations

表3 常溫下樣品對(duì)F的等溫吸附方程及參數(shù)Tab.3 Isothermaladsorption Langmuirequationsand parameters of the sample to F at room temperature

表4 室溫下樣品對(duì)F的Freundlich等溫吸附方程及參數(shù)Tab.4 Isothermaladsorption Freund lich equations and parameters of the samp le to F at room tem perature

2.1.3 復(fù)合膨潤(rùn)土再生實(shí)驗(yàn)研究

圖3為解析溶液A1、B1、C1中F濃度變化曲線，圖4為再生后試樣A1、B1、C1對(duì)濃度為16.3mg/L F溶液的二次吸附過程曲線，表5為F二次吸附數(shù)據(jù)．樣品A、B、C經(jīng)KA lSO4解析后，明礬水溶液中含有A l OH2+，Al OH2+，Al3+等離子，這些離子通過擴(kuò)散或離子交換進(jìn)入到粒狀膨潤(rùn)土孔隙中，首先與表面吸附的F發(fā)生絡(luò)合作用將F洗脫，Al OH3分子也能吸附一部分F，但洗脫下來的F占極少量．其次A l OH3被膨潤(rùn)土吸附聚集，進(jìn)一步吸附溶液中Al3+，A l OH2+，A l OH2+，并使膨潤(rùn)土帶正電，經(jīng)硫酸鋁鉀再生溶液再生后膨潤(rùn)土表面形成A l OH3膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，使其對(duì)F吸附性能反而上升．由圖4和表5可知，A、B、C再生后吸附率均達(dá)到90%以上，說明其對(duì)F的吸附具有重復(fù)利用的價(jià)值．

表5 F的一次和二次吸附參數(shù)Tab.5 Firstand second adsorption to F

圖3 解析液中F的濃度變化Fig.3 Variation of F concentration in regeneration solution

圖4 再生復(fù)合膨潤(rùn)土對(duì)F的二次吸附過程曲線Fig.4 Secondaryadsorption to F after regeneration

2.2產(chǎn)品表征

2.2.1 X射線衍射分析

圖5為試樣A、B、C的XRD譜圖．由圖譜可知，A、B、C的層間距分別為1.53927nm，1.24582nm，1.76352nm．比較樣品A、B、C的峰位置，鐵改性復(fù)合膨潤(rùn)土C、復(fù)合膨潤(rùn)土B與提純膨潤(rùn)土A較為一致，表明合成以及改性過程并沒有破壞原膨潤(rùn)土的基本結(jié)構(gòu)．相對(duì)于原鈣基膨潤(rùn)土A，復(fù)合膨潤(rùn)土B的層間距減小．在復(fù)合膨潤(rùn)土制備過程中，片層之間的范德華力較強(qiáng)，會(huì)對(duì)單體的插入產(chǎn)生阻礙作用，只有少量的反應(yīng)單體克服這種阻礙進(jìn)入膨潤(rùn)土層間．同時(shí)，升溫聚合時(shí)，膨潤(rùn)土層間的部分可交換鈣離子被鈉離子交換，完成了部分鈉化作用，由于鈉土的層間距比鈣土小，導(dǎo)致B土的層間距小于A圖．相對(duì)于A、B土，C土的層間距顯著提高，說明羥基鐵與鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生離子交換進(jìn)入到膨潤(rùn)土層間，使層間距產(chǎn)生一定膨脹，使得層間距增大，更有利于其對(duì)F的吸附．

2.2.2 紅外光譜分析

圖6為不同樣品的IR譜圖，表6為不同樣品對(duì)應(yīng)的紅外特征吸收峰說明．產(chǎn)品B為聚丙烯酸-丙烯酸鈉復(fù)合膨潤(rùn)土，從圖中可以看出，產(chǎn)品B匯集了鈣基膨潤(rùn)土、丙烯酸、丙烯酸鈉的主要特征峰，說明部分中和的丙烯酸單體已經(jīng)插層進(jìn)入膨潤(rùn)土層間且沒有破壞膨潤(rùn)土的基本結(jié)構(gòu)．相對(duì)于B，羥基鐵柱撐膨潤(rùn)土C紅外光譜在高波數(shù)區(qū)3 624 cm1和3 442 cm1左右的兩個(gè)吸收峰在3 436 cm1處3 624 cm1左右明顯合并成一個(gè)強(qiáng)的吸收峰．3 624 cm1屬于膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)中A l-OH的-OH伸縮振動(dòng)吸收峰，3442 cm1膨潤(rùn)土層間水的-OH伸縮振動(dòng)吸收峰，兩者合并表明經(jīng)過羥基Fe柱撐改性后，F(xiàn)e與A l-OH和層間水的-OH中的O原子配合，形成新的化學(xué)鍵，造成了兩個(gè)-OH伸縮振動(dòng)峰合并成一個(gè)吸收峰，而且強(qiáng)度有所增大，說明改性后膨潤(rùn)土引入更多的羥基，更有利于與F交換．其他吸收峰基本保持不變，說明經(jīng)羥基鐵改性后，并沒有改變膨潤(rùn)土的基本結(jié)構(gòu)．對(duì)比樣品C、D的H-O-H對(duì)稱吸收峰和-CH2對(duì)稱伸縮吸收峰，發(fā)現(xiàn)隨著F的吸附和解析，而發(fā)生藍(lán)移和紅移，說明F與H-O-H和-CH2形成氫鍵作用．

圖5 不同產(chǎn)品的X射線衍射普Fig.5 XRD patternsof differentproducts

圖6 不同產(chǎn)品的IR光譜Fig.6 IR spectra ofdifferentproducts

表6 不同樣品對(duì)應(yīng)的紅外光譜特征峰說明Tab.6 The IR absorption peaks corresponding to differentsamp les

2.2.3 SEM分析

圖7為不同樣品的掃描電鏡圖，從圖中可以看出，產(chǎn)品A、B、C、D都呈現(xiàn)出清晰的片層結(jié)構(gòu)，說明改性過程中并沒有破壞膨潤(rùn)土的基本結(jié)構(gòu)．產(chǎn)品A以小的團(tuán)塊出現(xiàn)，分布零散，片層之間有細(xì)小的薄片．產(chǎn)品B片層結(jié)構(gòu)比較清晰規(guī)整，沒有原土顆粒的存在，說明部分中和的丙烯酸與膨潤(rùn)土發(fā)生的插層聚合較完全，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定．由C可以看出，經(jīng)羥基鐵柱撐改性后，出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，與A、B相比，片層分布比較分散，疏松、細(xì)碎，表面的孔道和孔隙更多，有利于其對(duì)F的吸附．對(duì)比吸附前后的掃面電鏡圖C和D，吸附前后片層結(jié)構(gòu)并沒有破壞，結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯的變化，說明復(fù)合改性吸附劑具有重復(fù)利用的價(jià)值．

圖7 不同樣品的SEM照片F(xiàn)ig.7 SEM imagesofdifferentproducts

3 結(jié)論

1）羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土、聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土較鈣基原膨潤(rùn)土對(duì)F的吸附效果好，其中，羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土的吸附效果優(yōu)于聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土．

2）羥基鐵改性后的聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土能夠回收再生和二次吸附，二次吸附的效果并沒有降低，具有重復(fù)利用的價(jià)值．

3）常溫下，投加量為3g/L的羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土對(duì)濃度為16.3mg/L的F溶液的吸附率達(dá)到92.4%，飽和吸附量達(dá)到1.52mg/g．再生試驗(yàn)后，二次吸附率達(dá)95.2%，吸附量為1.55mg/g．

4）等溫吸附研究結(jié)果表明，羥基鐵改性聚（丙烯酸-丙烯酸鈉）復(fù)合膨潤(rùn)土吸附F的Langmuir等溫方程擬合精度較高，其對(duì)F的吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附，但以物理吸附為主．

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[責(zé)任編輯 田豐]

Preparation of themodified poly acrylic acid-sodium acrylate bentonite compositeand itsadsorption to F

YANGHao，ZHAO Bin，CHEN Xueqing，CAO Jilin

(Schoolof Chemical Engineering,HebeiUniversity of Technology,HebeiProvincial Key Laboratory of Green Chemical Technology and High EfficientEnergy Saving,Tianjin 300130,China)

In view ofdifficultseparation of pow derbentonite from aqueous solution inw ater treatmentand low absorption propertiesof pow der bentonite,the granular poly(acrylic acid-sodium acrylate)bentonite com positew as synthesized by suspension polymerzation using acry lic acid as polymerizationmonomer.Iron hydroxy polycationw asapplied to synthesizemodified poly acry lic acid-sodium acrylate bentonite com positew ith hydroxy Fe.The characteristicsofmodified montmorillonite were determ ined w ith X-ray diffraction(XRD),Fourier transform infrared spectrum(FTIR)and Scanning electronm icroscopeanalysis(SEM).The resultsshow that themodifying agents haveentered the interlayeror adsorbed on the surface.The experiment results indicate thatmodified poly acrylic acid-sodium acrylatebentonite compositewithhydroxy Fehad excellentadsorptionand regeneration properties.Itsadsorption capacitywassuperior toother modified bentonite in previous research.When 0.5g ofmodified poly acrylic acid-sodium acrylate bentonite composite w ith hydroxy Fewas used to treat50m L of F-containing solution at the concentration of 16.3mg/L,itsequilibrium adsorption capacity to F,and their removal rate were 1.52mg/g and 92.8%respectively.The adsorption equilibrium data of F-on the Iron-organic pillared were consistentw ith the Freundlich isotherm equations.

poly(acrylic acid-sodium acry late);modified bentonite;F;adsorption;regeneration

TQ424

A

1007-2373(2015)02-0087-08

10.14081/j.cnki.hgdxb.2015.02.018

2014-12-29

天津市科技支撐計(jì)劃（10ZCKFSH01900）；長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃（IRT1059）

楊浩（1988-），男（漢族），碩士生．通訊作者：曹吉林（1965-），男（漢族），教授，caojilin@hebut.edu.cn．

數(shù)字出版日期：2015-04-14數(shù)字出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1208.T.20150414.0941.005.htm l