● 摘要
随着我国工业的迅速发展，工业废水排放量日益增加，工业废水中有机物和重金属的污染不仅使流域环境的水质不断恶化，也给人们的健康带来了严重威胁。其中，有机污染物中酚类有机物是工业废水中的主要有毒成分，而重金属铬（Cr(VI)）既能够稳定存在于水中又是污染水质的剧毒物质。因此，去除水中酚类有机物和Cr(VI)对于改善水质具有重要意义。
常见的水处理方法有离子交换法、萃取法、膜分离法和吸附法等。与其它水处理方法相比，吸附法因其经济、高效、易操作，被广泛应用于处理水中酚类有机物和Cr(VI)，但其缺点是吸附剂难分离回收且吸附剂在水处理过程中可能会带来二次污染。磁分离技术是借助外磁场作用对具有磁性的污染物颗粒进行分离的技术，它具有效率高、设备简单紧凑、运行及维护成本低等优点，在水处理领域具有良好的发展前景。基于以上分析，本论文期望研制既具有磁性，又能有效地去除水中酚类有机物或Cr(VI)的多功能吸附剂，再利用磁性分离技术解决吸附剂的二次污染问题。
在论文研究中，首先，采用化学共沉淀法在不同层间距的有机蒙脱土OMMT中分别引入磁性纳米粒子Fe3O4和CoFe2O4，制备了多功能蒙脱土Fe3O4-OMMT1、Fe3O4-OMMT3、CoFe2O4-OMMT1和CoFe2O4-OMMT3；选用阳离子聚合物聚乙烯亚胺分别对Na+-MMT和Fe3O4-OMMT3进行改性，制备了改性蒙脱土PEI-MMT和多功能蒙脱土PEI-Fe3O4-MMT；然后，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）等分析了多功能MMT和PEI-MMT的结构和微观形貌；采用振动样品磁强计（VSM）、电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES）和NdFeB永磁体测试了多功能MMT的磁性能；采用差示扫描量热仪-热失重分析仪联用（DSC-TG）分析了多功能MMT的热稳定性；最后，分别通过实验考察了多功能蒙脱土Fe3O4-OMMT1、Fe3O4-OMMT3、CoFe2O4-OMMT1和CoFe2O4-OMMT3去除水中对硝基苯酚的效果，以及PEI-MMT和多功能蒙脱土PEI-Fe3O4-MMT去除水中Cr(VI)的效果。
论文研究结果表明：（1）成功地制备了能有效地去除水中对硝基苯酚和重金属Cr(VI)的多功能MMT；（2）多功能MMT的比饱和磁化强度σs在0.7~1.5emu/g之间，在外加磁场下，能够在5s内从水中迅速分离；（3）与其它用于去除水中对硝基苯酚的多功能蒙脱土相比，多功能蒙脱土Fe3O4-OMMT1对水中对硝基苯酚的去除效果较好，且当对硝基苯酚浓度为250mg/L，固液比为5g/L，25℃条件下，Fe3O4-OMMT1对对硝基苯酚的平衡吸附量为3.04mg/g；（4）多功能蒙脱土PEI-Fe3O4-MMT适用于处理低浓度（≤10mg/L）的含铬废水，去除率在90%以上；当Cr(VI)的初始浓度为150mg/L，固液比为3g/L，25℃条件下，PEI-Fe3O4-MMT对Cr(VI)的平衡吸附量为31.87mg/g；（5）Cr(VI)在多功能蒙脱土PEI-Fe3O4-MMT上的吸附过程符合Freundlich等温模型，吸附较易进行，吸附动力学可采用准二级吸附动力学模型来描述。