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改性三硅酸镁多孔吸附剂的制备及其表征

作　者: 冯凌
导　师: 杨儒
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 三硅酸镁滴定顺序水合硅酸镁氮气吸附孔道结构表面酸活性位点吸附性能
分类号: TQ424
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

由Na₂O·nSiO₂和Mg（NO₃）₂经沉淀法合成了三硅酸镁。采用XRD、IR、TG/DTA、BET、吡啶吸附和亚甲基蓝吸附等表征手段,考察了原料加入顺序、酸化和煅烧过程对样品的结晶度、表面官能团、表面织构、孔道结构、表面酸性和吸附性能的影响规律,并对其影响机理进行了探讨。结果表明,不同滴定顺序和不同活化方法制得的样品均为非晶态物质。滴定顺序对样品的表面织构有明显影响,各样品孔径均呈多峰分布,Mg（NO₃）₂溶液滴入Na₂O·nSiO₂溶液合成的样品为微孔材料,以3 nm以下微孔为主,比表面积达568.93 m²·g^-1,水合硅酸镁含量较高。Na₂O·nSiO₂溶液滴入Mg（NO₃）₂溶液合成的样品为大孔材料,比表面积为179.40m²·g^-1,水合硅酸镁含量降低。煅烧提高了样品的结晶度,扩充了样品孔道,中孔含量增加,表面织构趋于稳定,形成中孔材料。酸处理使Mg²⁺被H⁺取代,表面形成硅羟基基团,表面织构趋于发达,超微孔消失,材料以中孔为主,存在少量大孔。煅烧和酸化均可提高样品的表面总酸量和B酸量,L酸量减少。各样品的亚甲基蓝吸附量与表面织构规律并不完全相同,表明孔道结构并不是影响样品吸附性能的唯一因素,酸活性位点的种类、数量以及强弱对样品的吸附性能均有一定影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-39
  1.1 常用的脱色吸附剂的结构与吸附机理  13-20
    1.1.1 活性白土  13-14
    1.1.2 三硅酸镁  14-15
    1.1.3 凹凸棒土  15-16
    1.1.4 活性炭  16
    1.1.5 沸石  16-17
    1.1.6 酸化稻壳灰  17-18
    1.1.7 双氧水  18
    1.1.8 水凝胶  18-19
    1.1.9 酸碱液  19
    1.1.10 糠醇萃取  19
    1.1.11 影响吸附脱色的因素  19-20
  1.2 海泡石类吸附剂  20-34
    1.2.1 三硅酸镁  20-26
      1.2.1.1 三硅酸镁的性质  20-21
      1.2.1.2 三硅酸镁的合成方法  21-24
      1.2.1.3 三硅酸镁的应用  24-26
    1.2.2 凹凸棒土  26-34
      1.2.2.1 凹凸棒土的性质  26-28
      1.2.2.2 凹凸棒土的结构  28-29
      1.2.2.3 凹凸棒土的改性方法  29-31
      1.2.2.4 凹凸棒土的应用  31-34
  1.3 吸附机理  34-36
    1.3.1 吸附机理  34-35
    1.3.2 染料的吸附机理  35-36
  1.4 氮气吸附研究的理论基础  36
  1.5 本论文的选题依据、创新点及主要研究内容和研究方案  36-39
    1.5.1 选题依据  36-37
    1.5.2 创新点  37
    1.5.3 主要研究内容  37-38
    1.5.4 主要研究方案  38-39
第二章三硅酸镁的制备方法及其研究方法  39-46
  2.1 实验依据  39-40
    2.1.1 制备方法的选择  39
    2.1.2 活化方法的选择  39-40
  2.2 药品  40
  2.3 样品的制备  40-41
    2.3.1 三硅酸镁样品的制备  40-41
    2.3.2 煅烧活化样品的制备  41
    2.3.3 酸活化样品的制备  41
  2.4 样品表征  41-46
    2.4.1 晶相分析(XRD)  41
    2.4.2 傅立叶变换红外光谱分析(FTIR)  41-42
    2.4.3 差热热重分析(TG/DTA)  42
    2.4.4 pH分析  42
    2.4.5 扫描电镜分析(SEM)  42
    2.4.6 低温氮气吸附分析(BET)  42
    2.4.7 酸活性位点的表征  42-44
      2.4.7.1 标准工作曲线的绘制  43
      2.4.7.2 吸附实验  43-44
    2.4.8 亚甲基蓝的吸附  44-45
      2.4.8.1 标准工作曲线的绘制  44
      2.4.8.2 吸附实验  44-45
    2.4.9 密度函数理论分析  45-46
第三章制备方法对样品的影响  46-60
  3.1 XRD晶相分析  46
  3.2 红外图谱分析  46-48
  3.3 pH分析  48-50
  3.4 形貌分析  50-51
  3.5 热重分析  51-52
  3.6 表面织构  52-57
  3.7 表面吸附能分布特征分析  57-58
  3.8 本章小结  58-60
第四章活化方法对样品的影响  60-69
  4.1 XRD晶相分析  60-61
  4.2 红外光谱分析  61-62
  4.3 表面织构  62-66
  4.4 表面吸附能分布特征分析  66-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章三硅酸镁的吸附性能  69-75
  5.1 表面酸活性位点特征分析  69-71
  5.2 亚甲基蓝吸附特征分析  71-73
  5.3 本章小结  73-75
第六章论文总结  75-76
参考文献  76-81
致谢  81-82
研究成果及发表的学术论文  82-83
作者简介  83

改性三硅酸镁多孔吸附剂的制备及其表征

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