改性膨润土去除水中中性红的研究
1.1 研究背景
1.1.1染料
染料是能够使一定颜色附着在纤维上的物质，且不易脱落、变色。染料通常溶于水
中，一部分的染料需要媒染剂使染料能黏着于纤维上。染料分为天然和合成两大类：天
然染料分植物染料，如茜素、靛蓝等；动物染料，如胭脂虫等。合成染料又称人造染料，
主要从煤焦油分馏出来（或石油加工）经化学加工而成，习称“煤焦油染料”。按染料
性质及应用方法，又可将染料分为直接染料、不溶性偶氮染料、活性染料、还原染料、
可溶性还原染料、硫化染料、酸性染料、分散染料等。中性红也是一种染料，氧化还原
指示剂,活体及细胞的染色剂。用作萃取光度法测定碘、汞等的试剂。还用作生物染色
剂。
1.1.2染料的危害
随着我国工农业的快速发展，水资源污染问题也日益严重。全国大部分水域都有
不同程度的污染，且污染水域逐渐向农村转移，直接威胁着人类健康和社会经济的可持
续发展。同时废水中的污染物种类繁多，其中尤其是含酚类、重金属、有机农药废水、
染料废水的处理已成为研究的热点。我国纺织业的快速发展，染料的产量、消费量以
及出口量位列全球各国之首[1]。染料废水的成分复杂，难于脱色，并含有难降解成分，
而且具有潜在毒性，使其成为较难处理的工业废水之一[2-4] 。 1.2 研究目的及意义
1.2.1染料废水的处理方法
工业上常见处理染料的方法为生物法、化学法和物理法等[5-7]。处理染料废水主要
解决脱色问题，而吸附法不引入新的污染物，能耗低，且能富集分离污染物，在染料废
水处理中的应用越来越广泛[8]。
1.2.2吸附材料
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，具有很大的比表面积，因而吸附能力和离子交换能力很强,但是天然膨润土一般经过改性处理后才能够有效地吸附污染物。
膨润土改性的方法常见有两种。一种是活化法（如热处理等），另一种是添加无
机物或同时加入无机、有机化合物制成复合膨润土（如酸处理、表面活性剂等），以满
足不同用途的需要，并提高废水处理的能力。到目前为止，改性膨润土吸附剂在各类废
水处理尤其是工业废水处理中的应用均有研究，改性膨润土可广泛应用于去除水中重金
属离子、芳香族化合物、有毒和难生物降解有机物、脱磷、出臭等。由于价格低廉，适
应范围广泛，随着研究的不断深入，改性膨润土吸附剂将有可能取代传统吸附剂在废水
中的主导地位，在废水处理中得到广泛应用。
1.2.3目的及意义
通过本次毕业设计，能够综合运用以前学过的知识，了解了染料污染对环境特别是水体的危害，而且也了解了膨润土的理化性质，以及对膨润土吸附处理水中染料的一些影响因素，查阅文献的能力得到提升。让我们意识到环境问题的严峻性，唤起我们保护环境的意识。
毕业论文开题报告
二．国内外研究进展：
2.1 国内研究
王代芝[9]等人采用盐酸改性后的钠基膨润土处理含镉废水，实验结果表明：经20%盐酸改性后的膨润土对镉离子具有较强的吸附作用；pH是影响吸附效果的主要原因，在弱碱性（pH-7～9）条件下，吸附性能大大提高。胡六江等[10]以CTMAB改性膨润土为载体，通过FeSO4与NaBH4反应制得负载型的纳米铁用于模拟废水中的硝基苯的去除，结果表明，负载纳米铁的有机膨润土对硝基苯的去除能力明显优于相同含量的有机膨润土和相同含量的纳米铁对硝基苯去除率的加和，且可以在较广的pH范围内处理硝基苯，在中性介质（pH=6.5）时，仍可有效地将高浓度的硝基苯（200mg/L）主要转化成更易被微生物降解的苯胺。单红磊等[11]发现在所测温度范围内，各种有机膨润土对染料的去除率随温度的升高而升高 。表明吸附为吸热过程，升高温度有利于吸附的进行。温度升高有利于阳离子克服空间位阻和离子间的静电斥力进行有机负载。继续升高温度，膨润土颗粒对阳离子聚合物的负载容量达到饱和，因此对染料的吸附能力也达到平衡，去除率不再有所上升。胡付欣等[12]报道了改性膨润土及其在含铬废水处理中的应用研究，对膨润土进行热处理、酸处理、离子交换处理等改性实验，确定了合适的改性工艺条件及改性处理剂，并对改性膨润土在废水处理中的成功应用进行了探讨。用改性膨润土制成两个或三个吸附池，使含铬废水缓慢通过过滤池与改性膨润土接触3～4h，对高或中等质量浓度的含铬废水中的脱除率可达99%以上，适合与电镀、皮革、印染及化学试剂等工业排放的含铬废水的处理。吸附铬后的膨润土用0.1mol/L的盐酸溶液解吸可得到再生，再生后的膨润土其吸附性能仍与原来的新鲜产品相当；对膨润土的解吸液进行处理，可回收淋洗下来的铬。
2.2国外进展
Eren等[13]实验发现：经过酸改性的膨润土对Cu2+的吸附率基本不受水体中离子强（KNO3
调节）的影响。 Gunawan等[14]比较了用微波辐射和普通加热方法制备有机改性膨润土，
结果表明：微波辐射可节省时间。Banat等[15]研究了天然膨润土对苯酚的吸附，探讨了pH
值、苯酚的初始浓度、溶剂类型等因素对膨润土吸附量的影响。实验结果表明，膨润土对
苯酚的吸附量随溶液pH值的增大而减小，随苯酚初始浓度的增大而增大。膨润土在环己
烷中对苯酚的吸附量远大于在水中的吸附量，在甲醇中的吸附量最小。
Beveridge等[16]研究了表面活性剂对膨润土等粘土类矿物吸附重金属离子的影响，结果表明，当溶液中非离子表面活性剂的浓度大于0.1%（w/w）时，对蒙脱石的吸附性能影响显著，阳离子表面活性剂的添加会减少蒙脱石对金属离子的吸附，而阴离子表面活性剂的适当添加能提高蒙脱石对金属离子的吸附。R.Naseem等[17]研究了等量膨润土对水溶液和不同浓度酸液中的Pb2+的去除率达到98%，酸液中去除率最多只能达到86%。研究发现Langmuir、Freundlich等温式能很好的拟合等温吸附曲线。Pb2+、Cd2+及Cr3+离子在膨润土上的吸附遵循Langmuir等温吸附公式，吸附机理主要是由静电引力引起的离子交换吸附作用，同时伴有表面络合吸附。pH值的波动对吸附效果影响较大，一般在中性条件下吸附效果最好，其中Pb2+的去除率最高，几乎可全部吸附在膨润土上。
毕业论文开题报告
三．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
3.1本课题要解决的问题
（1）通过查阅文献，拟定合理的实验方案
（2）参考文献资料了解膨润土的理化性质、测定方法及其改性方法
（3）通过实验考查膨润土的投加量对去除水中中性红的影响效果
（4）进行实验研究反应时间对去除水中中性红的效果
（5）考查水中不同pH对去除水中中性红影响
（6）考查不同离子强度及不同离子类型对实验效果的影响
（7）整理实验数据，用MicrosoftExcel2007，origin软件处理实验数据，对实验结果进行分析，得出结论
3.2本课题拟采用的研究手段（途径）
3.2.1膨润土理化性质的测定
（1）pH的测定：将买好的膨润土在烧杯中溶解并充分搅拌，然后用pH计测定其pH。
（2）有机质的测定：配制好膨润土溶液与重铬酸钾溶液共同加热，然后将剩余溶液用硫酸亚铁滴定，根据重铬酸钾的消耗量计算有机质含量。
（3）阳离子交换容量的测定：将膨润土溶解，然后加入BaCl2进行离心，去上清液，再重复上述操作，之后再加入蒸馏水重复上述操作，并称离心管及其中膨润土重量，然后向其中加入硫酸溶液，用氢氧化钠进行滴定。
3.2.2膨润土的改性
通过添加改性剂对膨润土进行改性，也即有机改性，用十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠等作为改性剂
3.2.3各考查要素对水中中性红的处理效果研究
首先用紫外分光光度法测定水中中性红的浓度，然后采用控制变量法逐个测定各影响因素对吸附效果的影响，并记录实验数据。
（1）膨润土投加量的影响
配制中性红溶液，并等量加入6个离心管中，分别加入呈梯度增加的膨润土震
荡离心，然后取上清液，测定水中中性红的含量。
（2）反应时间的影响
配制中性红溶液，等量加入6个离心管中，加入等量膨润土，然后设置6个不同
梯度的时间让其进行反应，然后取上清液，测定水中中性红含量。
（3）pH的影响
配制中性中性红溶液，等量加入6个离心管中，加入等量膨润土，调节6个不同
梯度的pH让其反应相同的时间，取上清液，测定中性红含量。
（4）不同离子强度及不同离子类型的影响
配制中性红溶液，加入等量膨润土，调节相同pH，分别加入同种离子不同浓度的
溶液；或者含有不同离子，但浓度相同的溶液，按照上述方法测定中性红含量。
3.2.4整理实验数据
用origin软件对实验数据进行处理。
五．主要参考文献：
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