环境材料与生态化学研究发展中心知识库

近年来，黏土/碳复合吸附材料因具有来源丰富、结构可控、性能稳定等特点，同时可实现自然资源的高值化以及废弃物的资源化利用，在水处理领域逐渐占有一席之地，并成为复合材料领域的研究热点。本论文从环境保护和节约资源的角度出发，以凹凸棒石脱色废土为原料，以凹凸棒石中残留的油脂为碳源，设计和制备了新型环境友好的凹凸棒石/碳复合材料，并应用于污染水体中染料和重金属的吸附去除。取得的主要研究结果如下：

1. 以金光公司凹凸棒石脱色废土为原料，以凹凸棒石中残留的油脂为碳源，采用一步煅烧法制备了一维凹凸棒石/碳复合材料，以亚甲基蓝的吸附量为考察指标，优化实验条件。研究结果显示：当煅烧温度为300°C时，制得的凹凸棒石/碳复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达132.72 mg/g，并在较宽pH范围(4.0-10.0)内对亚甲基蓝均有较高的吸附量。采用CH₃COOH溶液和NaOH溶液可以有效脱附亚甲基蓝分子，实现凹凸棒石/碳复合材料的再生，再生后的凹凸棒石/碳复合材料可多次用于水体中亚甲基蓝染料的吸附。

2. 以马来西亚W公司凹凸棒石脱色废土为原料，以凹凸棒石中残留的油脂为碳源，经煅烧法形成了直径约10-40 nm，长度约0.4-1.0 μm的一维棒状凹凸棒石/碳复合材料。研究结果显示：凹凸棒石/碳复合材料对Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)的最大吸附量分别可达32.32 mg/g、105.61 mg/g和46.72 mg/g。该复合吸附剂还具有吸附速率快、pH应用范围宽、并适用于低浓度范围吸附等特点。以0.1 mol/L HCl溶液作为脱附剂可实现吸附剂的再生，尤其有利于对Cu(II)的多次吸附。

3. 以马来西亚W公司凹凸棒石脱色废土为原料，采用水热过程一锅法制备了二氧化锰/凹凸棒石/碳复合材料。残留油脂既作碳源又作还原剂，在水热碳化的过程中，与高锰酸钾发生氧化还原反应。同时，以对染料和重金属离子的吸附量为考察指标，优化水热时间、水热温度和高锰酸钾溶液的浓度三个关键因素。结果表明：水热温度为140 °C，水热时间为1 h，高锰酸钾溶液分别为12%和16%时，所得材料对灿烂绿和Pb(II)的吸附性能最佳，最大吸附量分别可达199.9 mg/g和166.64 mg/g。此外，该吸附剂在较低的浓度范围内具有很好的吸附性能，且pH应用范围宽，可作为一种兼具环境效益和经济效益的吸附材料，对水体中的染料和重金属离子进行有效的去除。