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新型硅镁胶的合成及其对放射性离子吸附性能研究
作 者: 李春丽
导 师: 王海增
学 校: 中国海洋大学
专 业: 应用化学
关键词: 硅镁胶 吸附性能 放射性离子
分类号: TQ424
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
本文采用氯化镁和泡花碱为原料,通过调节一系列不同的pH值,利用水热法制备了四种新型硅镁胶(MgO·SiO2、2MgO·3SiO2、MgO·2SiO2、MgO·3SiO2)。通过脱除水体中的亚甲基蓝,对四种硅镁胶进行了吸附性能的评价,25℃时,四种硅镁胶对亚甲基蓝的饱和吸附量分别为351.6、359.6、500.8和508.1mg·g-1,高于国内外其它类型的吸附剂对亚甲基蓝的吸附量,说明本文合成的四种新型硅镁胶都具有优良的吸附性能。采用扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(IR)等现代大型仪器对四种新型硅镁胶进行了表征。结果表明,红外光谱中没有出现Mg(OH)2的吸收峰,说明硅镁胶中的Mg以MgO的形式存在;在460cm-1出现了Mg-O和Si-Mg-O的强吸收峰,证明Mg镶嵌插入Si-O四面体中;随着化学式中SiO2含量的增多,硅镁胶中蜂窝状的孔结构逐渐增多,颗粒变得更均匀,表面变得更粗糙;同一种硅镁胶经焙烧后的表面更粗糙且蜂窝状孔结构更发达。四种硅镁胶对模拟放射性核素Co2+的吸附实验表明:四种硅镁胶样品均在500℃焙烧后对Co2+的吸附量最大;25℃~45℃范围内,四种硅镁胶对Co2+的饱和吸附量分别达到70~105.5mg·g-1、131~162.4mg·g-1、135.5~181.8mg·g-1和93.8~121.8mg·g-1;在25~45℃范围内,吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型。在相同的条件下,硅镁胶对Co2+的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Co2+的吸附量。吸附脱附再生四次后,四种硅镁胶对Co2+均具有优良的再生性能。硅镁胶MgO·2SiO2对模拟放射性核素Ni2+的吸附性能,结果表明,550℃焙烧后的样品对Ni2+有最大的吸附量,25℃~45℃范围内,MgO·2SiO2对Ni2+的饱和吸附量分别为107.5、124.1和118.2mg·g-1;在25~45℃范围内,Ni2+在MgO·2SiO2上的吸附过程均能用Langmuir吸附等温式来描述,均遵循伪二级动力学方程。在相同的条件下,硅镁胶对Ni2+的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Ni2+的吸附量。解吸再生四次后,硅镁胶对Ni2+仍具有良好的再生性能。硅镁胶MgO·2SiO2对模拟放射性核素Mn2+的吸附实验表明,500℃焙烧后样品对Mn2+有最大的吸附量,25℃~55℃范围内,MgO·2SiO2对Mn2+的饱和吸附量分别为69.1、95.5、86.5和124.3mg·g-1;在25~55℃范围内,Mn2+在MgO·2SiO2上的吸附过程均能用Langmuir吸附等温式来描述,均遵循伪二级动力学方程。在相同的条件下,硅镁胶对Mn2+的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Mn2+的吸附量。解吸再生四次后,硅镁胶对Mn2+仍具有良好的再生性能。上述研究表明,新型硅镁胶对模拟放射性核素(Co2+、Ni2+和Mn2+)均具有良好的吸附再生性能,可以用来处理放射性废水。有望达到既有效利用镁资源,又保护环境的双赢目的。
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全文目录
摘要 5-7 Abstract 7-13 0 前言 13-15 1 文献综述 15-30 1.1 镁资源的开发利用 15-22 1.1.1 固体镁资源的开发利用 15-19 1.1.2 液体镁资源的开发利用 19-22 1.2 硅酸镁矿物 22-26 1.2.1 海泡石 22 1.2.2 蛭石 22-23 1.2.3 膨润土 23 1.2.4 凹凸棒石 23-24 1.2.5 合成硅酸镁 24-26 1.3 放射性废水的研究现状及处理方法 26-28 1.3.1 钴离子 26-27 1.3.2 镍离子 27 1.3.3 锰离子 27-28 1.4 研究意义与内容 28-30 1.4.1 研究意义 28 1.4.2 研究内容 28-30 2 硅镁胶的制备与表征 30-41 2.1 实验部分 30-32 2.1.1 实验药品 30-31 2.1.2 实验设备及仪器 31 2.1.3 硅镁胶的制备 31 2.1.4 硅镁胶中 MgO 和 SiO_2含量测定 31-32 2.1.5 硅镁胶的表征 32 2.2 实验结果与讨论 32-40 2.2.1 硅镁胶中 MgO 和 SiO_2含量测定 32-34 2.2.2 不同新型硅镁胶吸附性能的影响 34 2.2.3 水热条件对合成硅镁胶的影响 34-36 2.2.4 硅镁胶对环境 pH 值的影响 36 2.2.5 硅镁胶的表征 36-40 2.3 本章小结 40-41 3 硅镁胶对亚甲基蓝的吸附性能 41-53 3.1 实验部分 41-43 3.1.1 仪器与药品 41-42 3.1.2 实验方法 42-43 3.2 结果与讨论 43-52 3.2.1 焙烧温度的确定 43-44 3.2.2 吸附时间的影响 44 3.2.3 吸附剂用量的影响 44-45 3.2.4 初始 pH 值的影响 45-46 3.2.5 初始浓度的影响 46 3.2.6 吸附温度的影响 46-47 3.2.7 吸附等温线 47-51 3.2.8 再生性能 51-52 3.3 本章小结 52-53 4 硅镁胶对模拟放射性核素 Co~(2+)的吸附性能 53-66 4.1 实验部分 53-54 4.1.1 化学药品与仪器 53-54 4.1.2 实验方法 54 4.2 结果与讨论 54-64 4.2.1 焙烧温度的确定 54-55 4.2.2 吸附时间的影响 55-56 4.2.3 吸附剂用量的影响 56-57 4.2.4 初始 pH 值的影响 57 4.2.5 初始浓度的影响 57-58 4.2.6 吸附温度的影响 58-59 4.2.7 吸附等温线 59-64 4.2.8 再生性能 64 4.3 本章小结 64-66 5 硅镁胶对模拟放射性核素 Ni~(2+)的吸附性能 66-75 5.1 实验部分 66-67 5.1.1 化学药品与仪器 66 5.1.2. 实验方法 66-67 5.2 结果与讨论 67-74 5.2.1 焙烧温度的确定 67-68 5.2.2 吸附时间的影响 68 5.2.3 吸附剂用量的影响 68-69 5.2.4 初始 pH 值的影响 69-70 5.2.5 初始浓度的影响 70 5.2.6 吸附温度的影响 70-71 5.2.7 吸附等温线 71-73 5.2.8 吸附动力学 73 5.2.9 再生性能 73-74 5.3 本章小结 74-75 6 硅镁胶对模拟放射性核素 Mn~(2+)的吸附性能 75-84 6.1 实验部分 75-76 6.1.1 化学药品与仪器 75 6.1.2. 实验方法 75-76 6.2 结果与讨论 76-83 6.2.1 焙烧温度的确定 76-77 6.2.2 吸附时间的影响 77 6.2.3 吸附用量的影响 77-78 6.2.4 初始 pH 值的影响 78-79 6.2.5 初始浓度的影响 79 6.2.6 吸附温度的影响 79-80 6.2.7 吸附等温线 80-82 6.2.8 吸附动力学 82-83 6.2.9 再生性能 83 6.3 本章小结 83-84 7 结论 84-86 参考文献 86-93 致谢 93-94 个人简历 94 硕士期间发表的学术论文 94-95
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 吸附剂
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