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膨润土多孔材料的制备与协同吸附性能研究

作　者: 王冰佳
导　师: 杨建业
学　校: 西安科技大学
专　业: 材料学
关键词: 膨润土多孔材料吸附协同
分类号: TQ424.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

论文以内蒙古赤峰膨润土为原材料，利用十六烷基三甲基溴化铵对膨润土改性制备的有机膨润土为填料，以普通硅酸盐水泥为基体，采用半干法制备有机膨润土多孔材料，通过单因素和正交试验法探索了膨润土多孔材料制备的工艺条件，研究膨润土多孔材料对混合溶液中有机污染物和重金属离子的协同吸附效应。采用X射线衍射、红外光谱、热重和物理吸附仪等对有机膨润土的结构进行了表征。结果显示：膨润土层间距增大，由1.305nm增大到1.992nm；制备膨润土多孔材料的最佳工艺条件为水灰比22.5%、膨润土掺入量3.2g、膨润土目数200～220目、铝粉掺入量0.34g、盐酸浓度0.16mol/L及酸刻蚀时间25min，膨润土多孔材料的比表面积达到38.22m2/g。采用分光光度计和原子吸收分光光度计对膨润土多孔材料的吸附能力进行了测试。进一步研究结果显示：膨润土多孔材料对混合溶液中的对硝基苯酚和Pb2＋吸附性能最好的条件是：45℃，溶液的pH值在6到10范围内，混合溶液的浓度为10mg/L，吸附剂用量为0.3g/40ml，吸附振荡时间为45min，最大去除率分别达到89.76%和97.08%，膨润土多孔材料能协同吸附混合溶液中的有机污染物和重金属离子。进一步研究表明，膨润土多孔材料中Pb2＋的吸附性能不受对硝基苯酚浓度变化的影响，但膨润土多孔材料对对硝基苯酚的吸附性能却随着对硝基苯酚和Pb2＋浓度比的增大而增强；热力学及动力学研究表明Langmuir吸附等温方程和Freundlich吸附等温方程都能很好描述吸附模型，Langmuir吸附等温方程拟合度更高。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
1 绪论  6-19
  1.1 膨润土的理化特性及膨润土的应用  6-11
    1.1.1 膨润土的化学组成  6-7
    1.1.2 膨润土的结构及特性  7-9
    1.1.3 膨润土的应用  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 有机废水及处理方法  11-13
    1.2.2 重金属废水及处理方法  13-15
    1.2.3 膨润土在废水处理中的应用研究现状  15-17
  1.3 研究目的和意义  17-18
  1.4 论文的研究内容  18-19
2 实验部分  19-25
  2.1 原料及试剂  19
    2.1.1 膨润土  19
    2.1.2 主要化学试剂  19
  2.2 仪器及设备  19-20
  2.3 实验方法及技术路线  20-23
    2.3.1 膨润土多孔材料技术路线  20-21
    2.3.2 膨润土多孔材料吸附方案  21-23
  2.4 结果测试与表征  23-25
    2.4.1 改性膨润土结果测试及表征  23
    2.4.2 膨润土多孔材料结果测试及表征  23-24
    2.4.3 吸附试验结果测试及表征  24-25
3 膨润土多孔材料的制备及表征  25-41
  3.1 膨润土有机改性结果及分析  25-28
    3.1.1 插层剂用量对插层效果的影响  25-26
    3.1.2 改性膨润土 XRD 分析  26
    3.1.3 改性膨润土 FT-IR 分析  26-27
    3.1.4 改性膨润土 TGA 分析  27-28
  3.2 膨润土多孔材料制备工艺研究  28-32
    3.2.1 水灰比工艺参数研究  28-29
    3.2.2 铝粉掺入量工艺参数研究  29
    3.2.3 膨润土掺入量工艺参数研究  29-30
    3.2.4 盐酸浓度工艺参数研究  30-31
    3.2.5 酸刻蚀时间工艺参数研究  31-32
    3.2.6 工艺优化及表征  32
  3.3 正交优化工艺结果及分析  32-40
    3.3.1 正交试验结果  32-34
    3.3.2 正交试验结果极差分析  34-36
    3.3.3 正交试验结果方差分析  36-37
    3.3.4 工艺参数优化  37
    3.3.5 多孔材料比表面积分析  37-38
    3.3.6 多孔材料 SEM 分析  38-39
    3.3.7 固液分离效果分析  39-40
  3.4 本章小结  40-41
4 膨润土多孔材料对 Pb2＋和对硝基苯酚协同吸附研究  41-52
  4.1 吸附实验结果及分析  41-51
    4.1.1 吸附剂量对吸附效果的影响  41-42
    4.1.2 温度对吸附效果的影响  42
    4.1.3 吸附时间对吸附效果的影响  42-43
    4.1.4 初始浓度对吸附效果的影响  43-44
    4.1.5 pH 对吸附效果的影响  44-45
    4.1.6 对硝基苯酚与 Pb2＋吸附性能相互作用  45-47
    4.1.7 等温吸附曲线  47-48
    4.1.8 吸附热力学  48-50
    4.1.9 吸附动力学  50-51
  4.2 本章小结  51-52
5 结论与展望  52-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
附录  58

膨润土多孔材料的制备与协同吸附性能研究

内容摘要

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