题目：改性蒙脱土的重金属离子吸附性能研究

蒙脱土具有层状结构、较大的比表面积、可交换的层间阳离子等性质使其在消除重金属离子污染方面有着显著的优势。但由于氧化物等杂质的存在，导致其吸附容量降低。在综合分析现有文献的基础上，本论文分别选择盐酸和壳聚糖对蒙脱土进行改性，制备了一系列酸活化及壳聚糖改性蒙脱土，并采用SEM、低温N2吸附、XRD、FT-IR等方法研究了改性蒙脱土的结构、形貌等性质，探讨了盐酸浓度、酸活化温度、壳聚糖分子量和壳聚糖/蒙脱土的质量比等对改性蒙脱土吸附Co2+等重金属离子行为的影响规律。优化了蒙脱土改性条件，获得了相应的吸附等温线、热力学参数及动力学方程。在此基础上，初步考察了混合重金属离子在改性蒙脱土上的竞争吸附行为。主要研究内容及结论如下：

（1）分别采用质量浓度为0.5-20%的盐酸，在30-90 ℃下，对天然钠基蒙脱土进行酸处理，制备了一系列酸活化蒙脱土。以Co2+作为模型重金属离子，考察了酸活化蒙脱土对其在不同温度下的吸附过程。结果表明，1%盐酸、50 ℃活化蒙脱土对于Co2+的吸附效果最佳。其中，当吸附温度为30 ℃时，Co2+的平衡吸附量达1.6969 mmol/g。吸附等温线拟合结果表明，Temkin模型可较好地描述酸活化蒙脱土对Co2+的吸附行为。根据不同吸附温度下的平衡吸附量，分别计算了不同酸活化蒙脱土吸附Co2+的ΔGθ，ΔHθ，ΔSθ和Ea等热力学参数。动力学分析结果表明，酸活化蒙脱土对Co2+的吸附过程符合拟二级动力学模型，并获得了相应的动力学参数。在上述工作基础上，对比研究了优化酸活化蒙脱土对Fe3+，Ni2+，Cu2+，Zn2+的吸附行为，获得的平衡吸附量分别为3.6080、2.2786、1.7229及0.9662 mmol/g。同时，Temkin模型可较好地描述Fe3+的吸附特征，而Ni2+，Cu2+，Zn2+的吸附更符合Freundlich模型。另外，四种重金属离子的吸附过程都能够根据拟二级动力学方程进行较好地描述。混合重金属离子吸附实验结果表明，平衡吸附量按如下次序递减Cu2+≈Ni2+>Co2+>Fe3+>Zn2+。
（2）将壳聚糖与蒙脱土按不同比例混合，制备出一系列壳聚糖改性蒙脱土。选择Co2+作为模型重金属阳离子，分别考察了壳聚糖分子量、壳聚糖/蒙脱土质量比对有机改性蒙脱土吸附Co2+的影响。结果表明，以分子量为50000的壳聚糖对蒙脱土改性，其Co2+的平衡吸附量最大。其中，最佳壳聚糖/蒙脱土质量比为0.25，相应的Co2+的平衡吸附量达2.5384 mmol/g。吸附等温线拟合结果表明，与壳聚糖分子量无关，所考察的有机改性蒙脱土对Co2+的吸附较符合Temkin模型，且可根据拟二级动力学方程较好地描述Co2+的吸附过程。Fe3+、Cu2+和Zn2+在最佳有机改性蒙脱土上的平衡吸附量分别为2.5354、2.5384和2.5314 mmol/g，且与Co2+的平衡吸附量相近。