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第二届全国流域生态保护与水污染控制研讨会论文集 -1- 钠基蒙脱石吸附水体中镉离子的研究 苏 凯*，贺玉龙，郭 磊 西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都，四川，中国 611756 摘 要：水体中镉离子可以导致人体患多种疾病，并且引起一系列的环境问题，因此对水体中镉离子 去除方法进行研究是必要的。本研究的目的是评价在自然环境中广泛存在的粘土矿物作为吸附剂去除 水体中镉离子的能力。试验所用粘土矿物为钠基蒙脱石。在实验室中研究了吸附过程中pH，反应温度， 镉离子初始浓度和蒙脱石用量对吸附的影响，分析了吸附动力学及吸附等温线模型，并且对吸附机理 进行了讨论。实验结果表明蒙脱石作为廉价-生态友好-新颖的吸附材料可以有效地吸附镉离子，并且其 favorableadsorption pH 对镉离子的吸附为有利吸附 （ ）。本研究中蒙脱石吸附镉离子的最优反应时间、 、 120min,6.5,25 ,5.0mg/Land0.5g 温度、镉离子初始浓度和蒙脱石用量分别为 ℃ 。蒙脱石吸附镉离子 的吸附动力学符合准一级动力学方程，试验数据符合Langmuir吸附等温线。 关键词： 蒙脱石；镉离子；吸附；准一级动力学方程；Langmuir吸附等温线 1 前言 镉是一个稀有元素，微量地存在于地壳中(ValleeandUlmer, 1972)。镉元素广泛的用于工业， 例如合金，电镀，染料和镍镉电池(Harrison, 1996)。这些工业所排放的废水中均含有镉离子，严 重的污染了天然水体与土壤。人类通过饮用含镉水或者食物链从而使镉离子进入人体内(Sataruget al.,2003)。镉离子对人体具有很强的毒性，并且可以再人体内积累数十年，通过替换锌离子影响 人体内的金属辅酶(Goeringetal., 1994)。镉离子可对人体肾脏，肝脏和神经系统造成严重损伤， 也可以导致肺部疾病(Flicketal., 1971)。目前，已经确认镉离子是一种致癌物(Waalkes,2003)。世 界卫生组织设定的引用水标准中镉离子的含量要低于3µg/L(WHO,2006)。因此，水体中镉离子 的去除是非常重要的。 目前，去除水体中镉离子的方法有化学沉淀，离子交换，溶剂萃取和膜过滤(Srivastavaetal., 1989;Dabrowskietal.,2004;Kurniawanetal.,2006)。这些方法由于运行成本昂贵均不能广泛应用。 吸附是另一种广为人知的镉离子去除技术，可以处理大量含镉污水，并且处理效果好。但是最常 见的吸附剂为活性炭(Baileyetal., 1999;AliandGupta,2006;Liu,2007)，但是活性炭的价格也是十 分昂贵的。因此，有必要使用低成本替代品来代替活性炭。 黏土矿物在自然界中是广泛存在的，其作为廉价-生态友好-新颖吸附剂，在重金属污染水体 中到得了广泛的应用。Sari等（2007）应用高岭石从水体中吸附铅离子，并且研究了吸附动力学 与热力学。El-Bayaa等(2009)研究了蛭石对铜离子和铬离子的共同吸附。Al-Jlil 和 Latif(2013)利 用膨润土成功地去除了水体中的铜离子和镍离子。蒙脱石具有良好的吸附特性，其具有典型的2:1 （两个4面体层和一个八面体层）层型，高表面积，高孔隙率，良好的化学稳定性，和稳定的层 型结构(Brigattietal.,2006;Michotandvillieras,2006)。 本研究的目标是调查蒙脱石对水体中镉离子的吸附能力。不同的pH、反应时间、镉离子初始 浓度和蒙脱石用量均运用于吸附动力学研究中，通过对比多种模型来分析蒙脱石吸附镉离子的吸 附动力学。利用实验数据对比了Langmuir 和Freudlich吸附等温线。本研究为镉离子污染治理提 供了新的可能的处理方法。 -2- 第二届全国流域生态保护与水污染控制研讨会论文集 2 试验部分 2.1 试验