煤系高岭土插层改性及其对Ca2+的吸附性能

高岭土具有特殊的层片状结构和阳离子交换性,在环境保护领域的应用越来越广。煤系高岭土作为一种具有高纯度和高结晶度的矿物原料,经有机物插层复合后可有效拓宽其应用范围。分别以乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾为插层剂,通过液相插层法制备了煤系高岭土插层复合物,用于吸附去除铜离子,并讨论了其吸附效果。同时,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射分析、比表面积测定仪和扫描电镜对插层复合物的结构与性能进行了表征。结果表明,煤系高岭土结构有序,结晶程度较高,适用于插层改性。乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾可不同程度地插入煤系高岭土的层状结构中,其中乙酸钾插层效果最好。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物经乙醇洗涤稳定后,插层率可达44.75%,对铜离子的去除率可达69.07%。插层后,煤系高岭土的层片状结构排列取向发生了改变,由团聚状变为沿c轴方向堆叠,比表面积从9.894 m2/g提高到12.286 m~2/g。相对于Freundlich方程,乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附等温式更符合Langmuir方程,表明其属于单分子层化学吸附。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附动力学方程符合准二级动力学模型。