1、本科毕业设计（论文）活性白土的制备及对铅铬黄吸附性能的研究学生姓名学生学号院（系）年级专业指导教师助理指导教师二一三年六月哈弗大学本科毕业设计（论文）摘要I摘要本次实验以云南曲靖钙基膨润土为原料，研究采用湿法制备活性白土的工艺；同时也对活性白土对铅铬黄的吸附性能研究进行了研究。活性白土的制备的实验过程中研究了硫酸与盐酸的浓度、温度、时间、硫酸与盐酸组成的混酸体积比、酸固比对活性白土的主要性能指标的影响。研究结果表明活性白土的制备的最佳工艺条件混酸体积比为11、酸固比41、活化温度70、活化时间4H，可得到的活性度为2113，脱色率为899的高效活性白土。活性白土对铅铬黄的吸附实验过程中研究了活
2、性白的使用量、吸附时间和吸附温度对吸附效率的影响。研究结果表明铅铬黄吸附的最佳工艺条件吸附温度27、吸附时间50MIN、活性白土用量300G、对体积为50ML，浓度为02MG/L的铅铬黄模拟废液吸附率达到9910。吸附后的铅铬黄废液完全达到工业生产的排放标准。关键字膨润土，活性白土，混酸改性，吸附，铅铬黄哈弗大学本科毕业设计（论文）摘要IIABSTRACTINTHISEXPERIMENT,YUNNANQUJINGCALCIUMBENTONITEASRAWMATERIAL,THEACTIVATEDCLAYPREPAREDBYWETPROCESSBUTALSOONACTIVATEDCLAYFORL
3、EADCHROMEYELLOWADSORPTIONWASSTUDIEDACTIVATEDCLAYPREPAREDEXPERIMENTSTUDIEDTHECONCENTRATIONOFSULFURICACIDANDHYDROCHLORICACID,TEMPERATURE,TIME,SULFURICACIDANDHYDROCHLORICACIDMIXTURECONSISTINGOFTHEVOLUMERATIOOFTHEACIDACTIVATEDCLAYSOLIDRATIOONTHEIMPACTOFKEYPERFORMANCEINDICATORSTHERESULTSSHOWEDTHATTHEPREP
4、ARATIONOFACTIVATEDCLAYOPTIMUMCONDITIONSMIXEDACIDVOLUMERATIOOF11,41SOLIDACIDACTIVATIONTEMPERATURE70,ACTIVATIONTIME4H,THEACTIVITYCANBEOBTAINED2113DEGREES,THEDECOLORIZATIONRATEWAS899EFFICIENTACTIVATEDCLAYLEADCHROMEYELLOWACTIVATEDCLAYADSORPTIONEXPERIMENTSSTUDIEDTHEUSEOFTHEACTIVEWHITE,ADSORPTIONTIMEANDAD
5、SORPTIONTEMPERATUREONTHEADSORPTIONEFFICIENCYTHERESULTSSHOWEDTHATTHEADSORPTIONOFLEADCHROMEYELLOWOPTIMUMCONDITIONSADSORPTIONTEMPERATURE27,ADSORPTIONTIME50MIN,ACTIVATEDCLAYDOSAGE300G,ONAVOLUMEOF50ML,THECONCENTRATIONOF02MG/LOFLEADCHROMEYELLOWSIMULATEDWASTEWATERADSORPTIONRATEREACHED9910AFTERADSORPTIONOFL
6、EADCHROMEYELLOWWASTEFULLYMEETTHEEMISSIONSTANDARDSOFINDUSTRIALPRODUCTIONKEYWORDSBENTONITE,ACTIVATEDCLAY,MIXEDACIDMODIFICATION,ADSORPTION,LEADCHROMEYELLOW哈弗大学本科毕业设计（论文）目录目录摘要IABSTRACTII1绪论111膨润土112膨润土的用途113课题背景214活性白土315活性白土制备机理316活性白土的生产工艺417活性白土的用途5171植物油的净化5172催化剂6173无碳复写纸生产6174环保6175其他方面618活性白土研究现
7、状及发展趋势619铅铬黄7191铅铬黄的用途7192铅铬黄工业污染的形成8193活性白土对铅铬黄的吸附机理和研究方法82实验研究921实验仪器和药品9211实验仪器设备9211实验药品922实验方案923实验步骤10231H2SO4制备活性白土10232HCL制备活性白土11哈弗大学本科毕业设计（论文）目录233混酸制备活性白土11234活性白土对铅铬黄的吸附1224产品的检测方法12241活性白土的分类、型号和代号12242活性白土的性能参数12243活性度的检测13244脱色率的检测133实验结果分析1531单一酸制备活性白土15311H2SO4制备活性白土15312HCL制备活性白土16
8、32混酸制备活性白土17321混酸体积比对活性白土性能的影响17322酸固比对活性白土性能的影响18323活化温度对活性白土性能的影响19324活化时间对活性白土性能的影响20325混酸制备活性白土小结2133活性白土对铅铬黄的吸附21331铅铬黄标准溶液的吸光度曲线绘制21332活性白土用量对吸附效率的影响22333吸附温度对吸附效率的影响22334吸附时间对吸附效率的影响23335铅铬黄吸附实验小结2334不同酸化剂制备活性白土的IR分析234结论及展望25参考文献26致谢28哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论11绪论11膨润土膨润土英文名BENTONITE又名膨土岩陶土、白泥等。俗名称观
9、音土，是一种有着许多优良性能的天然层状矿物材料，美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，其含量在8590，膨润土的大部分性质都是由蒙脱石所决定的。膨润土理论结构式为1/2CA,NA07A1,MGFE4SIA18O200H4NH2O，其中钙钠为可交换离子。晶体由两个硅氧四面体中夹一个铝镁氧氢氧八面体组成，属21层型，四面体中少量的硅被铝置换，八面体中有少量的铝被镁置换1。膨润土的不同类型主要由其层间阳离子种类决定，层间阳离子为NA时称钠基膨润土；层间阳离子为CA2时称钙基膨润土；层间阳离
10、子为H时称氢基膨润土活性白土；层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。膨润土硬度12，密度23G/CM3。膨润土按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附815倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍2。膨润土的多面体中高价离子被低价离子置换使得晶体层间产生永久性负电荷，故在晶体层间吸附大量阳离子且这些阳离子是可交换的。由于其特殊结构，天然膨润土本身具有很多优良的性能，如阳离子交换性、吸水性、吸附脱色性、粘结性和可塑性等，并且根据应用领域的不同还可以通过特定的方法对其进行改性
11、，使其性能更加优异3。12膨润土的用途1铸造型砂粘结剂、快干涂料钠基膨润土具有很强的粘结性和可塑性等，被广泛用于湿模铸造，如干模铸造时，可采用钠基膨润土与高岭土或其他粘土混合使用，效果良好4；锂基膨润土具有胶质价高、膨胀容量高、成本低、性能好的特点，被大量用于醇基快干涂料生产中。2铁矿球团粘结剂钠基膨润土具有很强的粘结性和耐高温的特点，可作为添加剂被用于铁精矿粉制作球团的工艺中，可使高炉生产能力大幅提高，现已被各钢厂所亲睐5。3钻井泥浆为了使有机钻井泥浆具有更好的流变性和携带性，可以添加膨润土可作为泥浆增稠剂，乳胶稳定剂来提高钻井泥浆的润滑度，防腐蚀性能；而对哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论
12、2于深井、海上钻井使用的油基泥浆来说，可添加一定量的膨润土来制备出优良的油包水泥浆和抗高温解卡剂，这样不仅能提高钻进速度，而且能减少事故发生率6。4涂料由于膨润土具有优良的悬浮性、粘结性、分散性，被广泛应用于各类涂料中作悬浮剂，可增强涂料的悬浮性、粘结性、涂刷性、耐水性。5食用油脱色去脂由于膨润土具有优异的吸附性、脱色性能和无毒的特点，其经酸化改性的膨润土被大量用于动、植物油的脱色和去脂，是精炼食用油的最佳脱色剂。6石化工业由于膨润土独特的结构和优异的性能，使得其在石化工业中，可广泛应用于油脂、油、石蜡油的精炼、脱色、净化、石油裂化，以及有机粘结剂的合成、杀虫剂及杀菌剂的载体、塑料着色剂、无碳
13、型低橡胶的填料等7。7农业由于干膨润土含大量微量元素（铁、铜、锌、锰），且具有无毒、颗粒细小的特点，可用作矿物饲料添加到动物饲料中；由于膨润土具有优良的悬浮性、分散性，成本低的特点，可作农药生产中的悬浮剂和载体8；还可作为粘结剂用于颗粒肥料生产，既可提高农肥效力又可改良土壤。8植树造林由于其成本低，可将膨润土制成高吸水材料用于绿化带的培植。9建筑可作为防渗墙体材料，建筑地基灌浆材料；也可与其它非金属材料制成各种装饰板材、隔墙板材、泡沫绝热材料、各类面砖等。10纺织、丝绸印染可代替淀粉作纺织纱浆粉、印染糊料等。11日化产品由于生产成本低，可用于液固体洗涤产品的生产；品质较高的膨润土还可用于生产流
14、动性、保湿性较好的牙膏研磨剂和化妆品。12医药食品工业由于其具有强吸附性，可作为澄清过滤剂，降低食品中的高分子蛋白质，增加其保质期；也可作为强吸附剂，能解除许多毒品毒性。13新型灭火剂由于膨润土具有不可燃性、强力的吸水性、颗粒细小的特点，采用膨润土等研制成功的新型灭火剂一旦喷在燃烧物品表面，就象盖上一床湿棉被，使燃烧温度立刻下降，防止火势进一步蔓延，从而起到快速灭火的作用9。14防雷接地作为添加剂加入到接地降阻剂中，能增强接地性能，防腐蚀性能，且成本低。15污水处理由于膨润土具有较强的吸附性、分散性、悬浮性，因此其具有较强的污水处理能力，可用作多种污水处理。13课题背景膨润土是我国的优势矿产资
15、源，经勘探表明，我国的膨润土储量世界第一，种类齐全，分布广，遍布26个省市，产量和出口均居世界前列。据不完全统计，目前我国膨润土年产量已超过350万吨，而总储量约占世界总量的2/3。目前已探哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论3明蕴藏量达到5087亿吨以上。现已探明的100多个膨润土矿产地主要集中分布于广西、新疆、内蒙以及东北三省，其中新疆和布克赛尔蒙古自治县境内的膨润土矿储量已突破23亿吨，是目前已探明储量的全国最大膨润土矿区10。由于膨润土特殊的晶体结构，使其具有一定的吸附性能，因此在我国环境治理中广泛应用。但天然开采的膨润土的吸附能力有限，为了提高膨润土的使用效率，我们必须对其进行改性，从
16、而制得吸附性能更高的活性白土。然而，我国的活性白土生产起步较晚，国内活性白土的生产厂约40家，年产量约为42万T，最大的生产装置能力为年产量5万吨，且产地主要集中在东北、华北、华东等地区,产量占全国的70以上，而且国内生产的高效活性白土在质量上和国外生产的高效活性白土是有很大的差距的。因此我国活性白土加工业基本仍处于“一流原料、二流技术、三流产品”的落后状态。铅铬黄是黄色或橙黄色粉末，为常用的黄色颜料，其色光随原料配比和制备条件不同而异，并具有优良的耐光、耐热、耐水、耐溶剂性能。由于铅铬黄颜料安全警示色，颜料性价比优势明显，从其诞生至今仍然是当今世界主要的黄色着色颜料之一，具有很广泛的市场价值
17、。近年来随着社会的进步，人们的环保意识逐步提高，铅铬黄生产过后的工艺废水中的CR6和PB2对环境污染日益受到人们的重视，因此研究如何减少铅铬黄生产过程中的废液对环境污染将是个很热课题。由于活性白土是一种无毒、无臭、无味的多孔性物质，具有优良的脱色、吸附、催化及离子交换等性质，因此其是处理铅铬黄生产后的工艺废水中的有害离子和化合物理想吸附剂。14活性白土天然粘土（主要是膨润土）经酸处理后，称为酸性白土也称活性白土，其主要成分是硅藻土，其本身就已有活性。活性白土的化学组成为SIO25070W；AL2O31016WFE2O324WMGO16W等，其外观主要白色和灰白色为主，无臭无味，无毒，活性较好，
18、吸附性强，在空气中容易吸潮，如放置太久或受潮会降低其吸附功能，使用时宜加热（以80100为宜）复活，若加热至300以上开始失去结晶水，本身结构发生变化，影响脱色效果；活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中，几乎完全溶于热烧碱和盐酸中,在水及油中膨润度极小11。15活性白土制备机理本次研究采用云南曲靖钙基膨润土，膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，蒙脱石属于21型的三层结构的硅酸盐矿物，即由两个SIO四面体层和一个哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论4ALMGOHO八面体层组成。当其三层结构中部分AL3和SI4分别被MG2和AL3取代时，蒙脱石表面产生永久性负电荷，而使其具有较强的吸附性及阳离子
19、交换性。故在不改变蒙脱石层状结构的情况下，可以通过酸化改性使H置换蒙脱石层间的可交换性阳离子CA2、MG2、K、NA等，同时也可使蒙脱石表面及内部的一些杂质被强酸溶解，以此来增加膨润土的比表面积和孔道数目，从而提高了产品的活性度、脱色率12。16活性白土的生产工艺为了得到质量高，成本低的活性白土产品，许多国内外的科研院所和生产厂家对原料选择，活化酸选择，酸化工艺，水洗工艺，脱水工艺，干燥工艺等进行了较为全面的研究并取得积极的成效，具体如下（1）原料的选择活性白土的原料有膨润土，高岭石粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土等。但是主要为膨润土，其它几种原料也在积极的研究发展中。由于每个地区膨润土的组成和结
20、构都有不同的差异，这些都对活性白土产品的质量都要显著的影响13。对于膨润土原矿中含有其它杂质应进行除杂和选矿，以满足生产高效活性白土的对原料的要求。（2）酸化剂的选择目前作为酸化活性白土酸化剂常见的有无机酸，如硫酸、盐酸、磷酸、硝酸以及它们的混合酸，也有一些报道在尝试添加有机酸（如草酸）。目前对于单一酸无机酸的研究比较成熟，而对于混酸研究还是很少见，特别是对于有机酸对活性白土性能的影响需要进一步研究14。（3）酸化工艺。目前以膨润土为原料生产活性白土生产方法主要有湿法、干法、半干法、煅烧法、汽相法等15。湿法将膨润土、硫酸、水混合后在搅拌的情况下加热到一定温度活化一段时间后洗涤、烘干、破碎即得
21、产品。该方法获得产品质量较好。最大的缺点就是耗酸量大，因而导致洗涤用水量大，环境污染严重，成本高。步骤依次为选矿，粉粹、烘干；原土打浆、提纯并排放沙砾和水；加入酸和水，在约90下活化反应，同时以合适的速率搅拌；漂洗，吸滤；干燥、粉碎；主要性能指标检测、包装。干法将少量酸和水与膨润土混合后充分搅拌，放置一段时间，然后烘干、分碎即得成品。这种方法虽然降低了用酸量与废酸液对环境污染。但由于活化过程中酸很难均匀分散，使得活化不充分，制得产品质量较差，大大限制了其用途。生产步骤依次为选矿、加入酸和水进行挤出法常温固相活化、干燥粉碎、成品检测、包装。半干法将少量硫酸和水与膨润土混合后充分搅拌，在一定温度下
22、活化放置哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论5一段时间，然后加入酸和水再进行第二步活化。该工艺较好地解决了湿法和干法存在的问题，且工艺简单，成本低，产品质量高。相比而言，半湿法生产工艺比传统的工艺用酸量降低5070，耗水量降低5070，产品的脱色率较传统方法提高30，且形成的污染小且易处理。汽相法将酸、水、膨润土半干态混匀，送入加热高压的静态反应釜中进行3相反应，然后在汽相、液相、固相之间经过激烈的酸化反应后形成半干态颗粒状酸化物，最后经漂洗等工序制备活性白土的一种具有很强的使用价值的新工艺。该工艺集干法、湿法以及煅烧法的优点为一体，为我国白土生产提供了一种新工艺，与传统湿法相比其有以下优点能节
23、约1/2左右的用酸量和用水量，生产周期缩短1/21/3；形成的污染小且易处理；设备利用率高，投入成本低16。锻烧法使用的酸化剂一般是低挥发性的硫酸，但由于很难控制酸的用量，导致产品中游离酸严重超标，且反应中生成的杂质不能除去，导致产品性能不稳定；若使用易挥发的盐酸作为酸化剂，则酸浪费严重，导致盐酸需求量加大，成本提高，因此在工业上不常用。（4）水洗工艺。经酸化剂处理后的活性白土都需要用水进行漂洗，经过水洗不仅可以洗去多余的游离酸，也可以除去活化后形成的可溶性硫酸盐。目前洗涤的很多，如耗水量大的传统大水池漂洗，用水量少而成本高的压滤机冲洗和喷淋洗涤。（5）脱水工艺。经过洗涤后的活性白土为含水量（
24、3/54/5）较高的浆液，如果不经过脱水，直接将其烘干至水分含量8活性白土含水量标准为8，势必是个高耗能过程，因此添加脱水工序是很有必要的。目前国内外厂家采取的脱水工艺有如下几种板框压滤法、沉降法或加絮剂沉降法、真空抽滤法。（6）干燥工艺目前国内外采用的干燥工艺有许多，如喷雾干燥法，此干燥过程需消耗大量的电能和热能，是个成本较高高耗能过程；滚筒干燥机烘干法，此法耗能高、每次干燥量小，成本高；自然晒干法，此法需大面积的晒场，适用于夏季日照气温高的北方干燥地区，成本低；多功能干燥机干燥法，此干燥法不仅能干燥又能粉粹活性白土，且干燥结果较理想,其干燥成本大约在75元每吨。17活性白土的用途171植物
25、油的净化植物油具有含脂量低等特点，是人们日常生活中必不可少的物质。天然的植物油中含有许多杂质和色素，且一些物质会危害人们的健康。随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，对食用植物油的质量要求越来越高，故对植物油的脱色、除去臭味和杂质的处理势在必行。目前常见的食用植物油脱色及去除有害成哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论6分的常规的方法是吸附法，但某些吸附剂价格昂贵，限制了其应用。因此可以利用活性白土的强力吸附作用，脱去植物油中的叶绿素、胡萝卜素及杂质，达到脱色、去毒目的17。172催化剂由于活性白土的独特性质，不仅被广泛用作石油化工中的烃类裂化催化剂和固体酸催化剂，而且也是一种重要的载体和助催化
26、剂，如合成偏苯三甲酸三一乙基己醋过程中，若以活性白土负载作催化剂，则收率大幅度提高；在气固相法合成甲酸乙醋过程中，采用活性白土上负载适量的磷钨酸，可增加产品的表面酸强度。因此可以推测活性白土在工业催化领域将会有很大的市场18。173无碳复写纸生产由于活性白土具有固体酸性，若在其中加入分散剂、粘结剂、助剂等制成显色涂料，可用来制备生产各种发票、计算机记录纸、信用卡、文化用品所需要的无碳复写纸。无碳复写纸具有不易被沾染、能连续打印记录、字迹清晰鲜明、套记准确、安全性好、效率高等特点，大大方便了给人们的日常生活和工作，因此其需求量日益扩大19。174环保目前活性白土在环保方面主要应用于废水与废气的处
27、理。废水处理主要是为了去除废水中的有色物质、混浊物，由于现在工业生产产生的重金属离子对水质的污染日益严重，故将活性白土用于吸附废水中的重金属离子以达到减少污染是个不错的选择；而目前活性白土在废气处理上的应用主要是硫酸厂的尾气治理。175其他方面活性白土其他方面的应用如润滑油的助滤剂、医药外敷的干燥剂、橡胶的补强剂、维生素的吸附剂、内服植物碱的解毒剂、酒和醋的脱色；在林业和水土保护方面用作灭火器的粉末，除油粘洁剂、杀虫剂、农药和杀菌剂的载体，橡胶和塑料填充剂、干燥剂和过滤剂、放射废物的吸附剂等。18活性白土研究现状及发展趋势目前活性白土的生产工艺相对比较完善，但仍然存在着许多问题影响活性白土的生
28、产，其中最主要的有三大难题需要解决1膨润土原矿的选择性。对于不同区域的开采的膨润土，采用相同的方法生产的活性白土的性能指标差异很大。有些完全满足高效活性白土的性能指标的要求，而有些只是普通的活性白土，因而产品的使用范围被极大的限制。2酸化剂改性后的废酸处理。由于活性白土生产过程中废酸量排放很大，且目前还无有效的方法对废酸液进行有效的处理，因此生产中不可避免的造成环境哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论7的污染和成本的提高。3活性白土类型的控制。目前活性白土的生产过程很难控制制备的活性白土的类型，目前常见活性白土的类型有氢型活性白土和氢铝型活性白土，前者是蒙脱石的层间的杂质离子和少量的晶体中的金属
29、离子可以制备出的高活性度活性白土；而后者是由于溶解和置换了蒙脱石层间结构中的杂质离子和较多A13制备出的高脱色性能的活性白土20。在同一工艺中两者的产量比例很难控制，这就使产品的质量受到影响。其实作为活性白土生产的原料很多，不仅有为人们熟知的膨润，还有如高岭石粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土等，使这得制备活性白土的原料更为广泛。经研究发现，以这些为原料制备的活性白土具有高活性度、高脱色率和酸残留量小的特点21。我国正处在工业飞速发展时期，活性白土需求量很大，市场前景很好，且我国生产活性白土的原料充足。但由于生产技术较为落后，使得生产的活性白土无论在数量，还是质量上都无法满足国内的需求。据悉国内很多
30、企业仍主要使用进口活性白土产品。鉴于我国在生产技术和原本材料的特点，加强理论研究和工艺的改进，以此来提高产品性能具有重要意义。同时深人开展对活性白土的研究，对提高活性白土的附加值和拓宽其应用领域均具有重要的意义。19铅铬黄铅铬黄，化学式PBCRO4，学名铬酸铅，又名铬黄。相对密度为612，熔点为844，为黄色或橙黄色粉末，是常用的黄色颜料，其色光随原料配比和制备条件不同而异，并具有优良的耐光、耐热、耐水、耐溶剂性能。常见产品有柠檬铬黄、淡铬黄、中铬黄、深铬黄和桔铬黄5种，铅铬黄几乎不溶于水和油，溶于强酸和过量碱液；其在光照下颜色易变暗，易与硫化氢反应生成硫化铅（黑色）22。191铅铬黄的用途铅
31、铬黄由于具有较强的着色力、遮盖力，且色泽鲜艳、使用成本低，故至今铅铬黄颜料仍旧为塑料、涂料、皮革等产品的主要着色剂。铅铬黄能呈微小颗粒分散于介质中，并凭借遮盖力进行着色。铅铬黄颜料色光明亮，有较好的耐迁移性，在塑料中使用时，适用于PS、PVC、PC、ABS、PF、PA、UP、AF等材质中，但应避免与含硫着色剂一起使用，且由于铅铬黄含毒性元素铅和铬，故需严格限制其使用范围，尤其是不能用于对儿童玩具和食品包装进行着色；在涂料中常用于对各种热塑性和热固性粉末涂料进行着色，尤其是在溶剂型涂料的生产中被广泛应用；铅铬黄颜料由于性价比优势明显，常被用作安全警示色，使得从其诞生至今仍然是当今世界主要的黄色着
32、色颜料之一，具有很大的市场发展空间23。哈弗大学本科毕业设计（论文）1绪论8192铅铬黄工业污染的形成铅铬黄在水中的稳定性极好，溶解度很低，即便如此，由于在其生产过程中离不开铬和铅，因此在生产过程中产生的铅铬黄废液中免不了含有一定量的重金属离子，即铅离子和铬离子。若铅铬黄的工业生产中产生的废液中铅和铬的含量超标时，将会引起严重的环境污染，并会危及人类和动植物的生命。193活性白土对铅铬黄的吸附机理和研究方法吸附机理吸附是固体表面发生的现象，因此影响吸附的主要因素为吸附剂（活性白土）的比表面及待吸附物质在吸附剂中的内扩散效应24。活性白土对铅铬黄生产后工艺废水的吸附主要是通过物理吸附进行的，其吸
33、附作用力为范德华力，也可归为凝聚现象。作为吸附剂活性白土的晶体自身存在着很多孔通道，这就给物理吸附提供了有利条件，活性白土晶体表面3种类型吸附活性中心硅氧四面体中的氧原子；八面体侧面与镁离子配位的水分子；四面体外的表面由SIOSI键破裂而产生的SIOH离子团。吸附研究方法首先配制一系列浓度的铅铬黄标准溶液，然后采用722可见光分光光度计在590NM处测定相应浓度的吸光度，并绘制出铅铬黄的浓度吸光度标准曲线，然后根据曲线拟合出浓度与吸光度关系式。其次使用活性白土吸附模拟铅铬黄废液之前，先测出模拟铅铬黄废液的吸光度A0，并在标准曲线找到其初始浓度C0；然后采用活性白土吸附铅铬黄废液，并测定吸附后的
34、吸光度A1，然后采用公式吸附率A0A1/A0，从而找到最佳的吸附工艺条件25。哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究92实验研究21实验仪器和药品211实验仪器设备表21实验仪器设备名称型号厂家制样粉碎机FM1北京市永光明医疗器械厂电子天平FA2004上海良平科学仪器有限公司电动搅拌机SZCL豫康科教仪器设备有限公司电热鼓风干燥箱101北京市永光明医疗器械厂722分光光度计JHB0701上海菁华科技仪器有限公司循环水式真空泵抽滤机SHZD巩义市予华仪器有限责任公司离心机TDL40B上海安亭科学仪器厂211实验药品表22实验药品试剂试剂类型厂家浓盐酸分析纯AR成都科龙化工试剂厂浓硫酸分析纯AR成
35、都科龙化工试剂厂氢氧化钠酚酞试剂（10）乙酸钠铅铬黄分析纯AR分析纯AR分析纯AR分析纯AR成都科龙化工试剂厂天津市光复科技发展有限公司天津市风船化学试剂科技有限公司天津市光复精细化工研究所（1）膨润土（产地云南曲靖）、建筑石油沥青（市售）、灯用煤油（市售）；（2）辅助试剂无水乙醇。22实验方案本实验制备活性白土的工艺流程（湿法）膨润土原矿粉碎、烘干制浆酸活化净沉分酸洗涤离心过滤烘干、粉碎活性白土主要性能检测。工艺流程如图21哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究10膨润土原矿盐酸废酸液蒸馏水图21制备活性白土的工艺流程23实验步骤231H2SO4制备活性白土1将膨润土原矿进行初步的筛选（手选
36、）除杂，在粉碎制样机中粉碎至约200目，再在100下烘干1H，密闭保存备用。粉粹、干燥制作浆液酸活化净沉分离洗涤离心过虑洗涤烘干、粉粹离心过虑洗涤活性白土离心过虑洗涤主要性能检测离心过虑洗涤哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究112用量筒量取一定量的水（按酸固质量比41来计算水的用量）倒入500ML烧杯内，再用移液管移取一定量的硫酸（按酸浓度1722计算浓硫酸的用量）加入到烧杯内，搅拌混合均匀。3用电子天平称取约6000G的膨润土加入烧杯，用玻璃棒搅拌5MIN。4搅拌结束后，将烧杯放入温度为70的恒温数显智能控温磁力搅拌器上，记录活化时间。5待反应进行4H后结束水浴，向烧杯中加入蒸馏水净沉分
37、酸。6用蒸馏水漂洗5次，然后采用中速定性滤纸进行抽虑。7将湿产品放入坩埚中放入干燥箱中干燥3H。8将干燥好的活性白土粉碎，再检测产品主要性能指标。232HCL制备活性白土1将膨润土原矿进行初步的筛选（手选）除杂，在粉碎制样机中粉碎至约200目，再在100下烘干1H，密闭保存备用。2用量筒量取一定量的水（按酸固质量比41来计算水的用量）倒入500ML烧杯内，再用移液管移取一定量的盐酸（按酸浓度20、21、22、24、25、26计算浓盐酸的用量）加入到烧杯内，搅拌混合均匀。3用电子天平称取约6000G的膨润土加入烧杯，用玻璃棒搅拌5MIN。4搅拌结束后，将烧杯放入温度为70的恒温数显智能控温磁力搅
38、拌器上，记录活化时间。5待反应进行4H后结束水浴，向烧杯中加入蒸馏水净沉分酸。6用蒸馏水漂洗5次，然后采用中速定性滤纸进行抽虑。7将湿产品放入坩埚中放入干燥箱中干燥3H。8将干燥好的活性白土粉碎，再检测产品主要性能指标。233混酸制备活性白土1将膨润土原矿进行初步的筛选（手选）除杂，在粉碎制样机中粉碎至约200目，再在100下烘干1H，密闭保存备用。2用量筒量取一定量的水（按酸固质量比来计算水的用量）倒入500ML烧杯内，再用移液管移取一定体积比的盐酸与硫酸加入到烧杯内，搅拌混合均匀。3用电子天平称取约6000G的膨润土加入烧杯，用玻璃棒搅拌5MIN。4搅拌结束后，将烧杯放在温度一定的恒温数显
39、智能控温磁力搅拌器上，记录活化时间。5待达到反应时间后结束加热活化，向烧杯中加入蒸馏水净沉分酸。6用蒸馏水漂洗5次，然后采用中速定性滤纸进行抽虑。7将湿产品放入坩埚中放入干燥箱中干燥3H。哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究128将干燥好的活性白土粉碎，再检测产品主要性能指标。234活性白土对铅铬黄的吸附1配制浓度分别为001MG/L、005MG/L、007MG/L、010MG/L、011MG/L、013MG/L、015MG/L、018MG/L、020MG/L的铅铬黄标准溶液100ML，待用。2采用722型可见分光光度计在波长为590NM下，以水作为参比液，测定不同浓度的铅铬黄标准溶液吸光度
40、A，并绘制出铅铬黄标准液的吸光度曲线。3配制一定浓度的铅铬黄废液并搅拌均匀，先测定铅铬黄模拟废液在吸附前的吸光度A0，然后称取一定质量的活性白土在不同的吸附温度、吸附时间下对浓度为C0的铅铬黄模拟废液进行吸附，吸附后测定其吸光度A1。4然后根据A0和标准吸光度曲线来找到相应的浓度C0，并根据公式吸附率A0A1/A0来计算出其吸附率，经过多次试验得到活性白土对浓度为C0的铅铬黄溶液的最佳吸工艺条件。24产品的检测方法241活性白土的分类、型号和代号表21活性白土的分类、型号和代号类别类类型号和代号H型高活性度的活性白土T型高脱色率的活性白土/主要用途石油加工产品（润滑油、石蜡、凡士林）的脱色精制
41、工业动植物油脱色精制242活性白土的性能参数外观粉末状固体，无机械杂质。活性白土性能参数应符合表22的要求表22活性白土性能参数项目H型一等品H型合格品T型一等品T型合格品脱色率（）70608575活性度（HMMOL/KG）220200140140游离酸（）02020202水分（）8888粒度（通过75目筛，）90909090过滤速度（ML/MIN）50/50/振实密度（G/ML）0711071107110711哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究13243活性度的检测按国家标准HG/T256994检测活性度，用乙酸钠溶液置换试样中的H，以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定，以1KG试样消
42、耗氢氧化钠溶液LMOLCNAOH/001的体积ML表示活性度。（1）试剂氢氧化钠标准溶液CNAOH01MOL/L；乙酸钠溶液，其浓度C（CH3COONA3H2O）01MOL/L，配制方法称取1360G三水合乙酸钠或820G无水乙酸钠，溶于1000ML水中；酚酞指示剂10G/L。（2）仪器电动振荡机（3）分析步骤如下称取2000001G试样于清洁干燥、带磨口塞的250ML锥形瓶中，用吸量管管加入100ML乙酸钠溶液，并摇匀，然后迅速置于电动振荡机上振荡15MIN。将锥形瓶中的液体过滤，并取吸量管移取50ML滤液于另一250ML的锥形瓶中，加3滴酚酞，然后用01MOL/L的氢氧化钠标准液滴定至微红
43、，并保持30S不褪色，即为终点。采用蒸馏水代替乙酸钠溶液按上述步骤操作进行空白实验。注以上操作均是在室温（25）条件下进行的。（4）活性度计算，以W1表示，按公式（31）计算W1V1V2C1000/2050/100（31）式中V1乙酸钠置换消耗的氢氧化钠溶液的体积，ML；V2空白试验消耗氢氧化钠溶液的体积，ML；C为氢氧化钠标准滴定溶液浓度，MOL/L。取平行测定结果的算术平均值为测定结果；两次平行测定结果的绝对差值不大于3。244脱色率的检测按国家标准HG/T256994检测脱色率，取一定体积的已知吸光度的沥青灯油溶液，加入一定量的试样进行脱色，测定脱色后沥青灯油溶液的吸光度，根椐吸光度的减
44、少值计算以百分数表示的脱色率。（1）试剂灯用煤油、建筑石油沥青。（2）仪器722可见光分光度计；电动振荡机。（3）试剂的配制无色灯油称取干燥的活性白土试样约200G，置于1000ML灯用煤油中，激烈搅拌10MIN。用中速定性滤纸过滤于洁净容器中。使用722分光光度计，在590NM处，以蒸馏水作参比，测量吸光度。其吸光度应为零。沥青灯油称取074G075G事先切成丝状的建筑石油沥青，并放到250ML烧哈弗大学本科毕业设计（论文）2实验研究14杯中。加入适量无色灯油，并放在7080水浴中搅拌至全部溶解。然后用无色灯油稀释至1000ML，混匀，放置1H。用722分光光度计，在590NM处，以无色灯油
45、作参比，测量其吸光度。其吸光度应为100105。（4）分析步骤如下称取活性白土试样150001G，置于带磨口塞的250ML锥形瓶中。向锥形瓶中加入50ML沥青灯油，电动振荡机振荡60MIN，用中速定性滤纸过滤。取适量滤液于吸收池中，用722分光光度计于590NM处测量吸光度，以无色灯油作参比，测量吸光度。注以上操作均是在室温（25）条件下进行的。（5）脱色率以W2表示，数值以表示，按公式（32）计算W2A0A1/A0（32）式中A0前沥青灯油脱色的吸光度；A1沥青灯油脱色后的吸光度。取平行测定结果的算术平均值为测定结果；两次平行测定结果的绝对差值不大于2。哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果
46、分析153实验结果分析31单一酸制备活性白土311H2SO4制备活性白土在膨润土的用量6000G、液固质量比为41、活化温度70、活化时间4H的条件下，硫酸制备的活性白土的活性度和脱色率测定结果分别如下图31和图32所示图31H2SO4浓度对活性度的影响图32H2SO4浓度对脱色率的影响哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果分析16由图31和图32知，硫酸浓度为18时，活性度达到2092，脱色率达到80，且随着酸的浓度的升高，活性度减小；原因是酸度越大，膨润土层的GA2、MG2被H置换越充分；但当酸度过大会使膨润土四面体结构中的AL3被交换出来，酸度越大，酸活化破坏膨润土的21型骨架结构越明显
47、，造成活性度和脱色率的降低。312HCL制备活性白土在膨润土的用量6000G、液固质量比为41、活化温度70、活化时间4H的条件下，盐酸制备的活性白土的活性度和脱色率测定结果分别如图33和图34所示图33HCL浓度对活性度的影响图34HCL浓度对脱色率的影响由图33和图34知，盐酸浓度为22时，活性度达到2011，脱色率达到820，哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果分析17且随着酸的浓度的升高，脱色率降低。原因为酸度越大，膨润土层的GA2、MG2被H置换越充分；但当酸度过大会使膨润土四面体结构中的AL3被交换出来，酸度越大，酸活化破坏膨润土的21型骨架结构越明显，造成活性度和脱色率的降低。
48、32混酸制备活性白土321混酸体积比对活性白土性能的影响膨润土的用量6000G、液固质量比为41、活化温度70、活化时间4H、18硫酸和22盐酸的体积比不同时，制备的活性白土的活性度和脱色率分别如图35和36所示图35混酸体积比对活性度的影响图36混酸体积比对脱色率的影响哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果分析18由图35和图36知，当混酸体积比为11时，所得活性白土的活性度达到2180，脱色率达到800。原因为酸度越大，膨润土层的GA2、MG2被H置换越充分；但当酸度过大会使膨润土四面体结构中的AL3被交换出来，酸度越大，酸活化破坏膨润土的21型骨架结构越明显，造成活性度和脱色率的降低。3
49、22酸固比对活性白土性能的影响膨润土的用量6000G、混酸体积比为11、活化温度70、活化时间4H、酸固比不同时，制备的活性白土的活性度和脱色率分别如图37和38所示图37酸固比对活性度的影响图38酸固比对脱色率的影响由图37和图38知，当酸固比为41时，所得活性白土的活性度达到2030，哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果分析19脱色率达到830。原因为活化过程中酸固比越大，那么游离的酸量就越大，使膨润土层的GA2、MG2被H置换越充分；但当固酸比大于41时会使蒙脱石晶格21型骨架结构被破坏，活性白土的比表面积降低，活化性能和脱色性能降低。323活化温度对活性白土性能的影响膨润土的用量6000G、混酸体积比为11、酸固比为41、活化时间4H、活化温度不同时，制备的的活性白土的活性度和脱色率分别如图39和310所示图39活化温度对活性度的影响图310活化温度对脱色率的影响由图39和图310知，当温度为70时，所得活性白土的活性度达到2081，哈弗大学本科毕业设计（论文）3实验结果分析20脱色率达到861，且当温度大于70时变化不大。原因为活化温度越高，反应速度越快，表明酸浸效果越好，且有利于膨润土中的一些
