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层状氢氧化镁铝的改性成型及其对卤素阴离子的吸附性能

作　者: 于艳伟
导　师: 王海增；孙宝维
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋化学
关键词: Mg-AI·CLDH MG Mg-AI·CLDH 卤素阴离子 静态吸附 动态吸附
分类号: TF124.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 202次
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内容摘要


本文以本实验室自制的粉末层状氢氧化镁铝(Magnesium-Aluminum Layered Double Hydroxides,简写为Mg-Al·LDH)为原料,通过添加醋酸镁、淀粉、硅酸钠等助剂,使Mg-Al·LDH成型,性能提高,得到了改性成型层状氢氧化镁铝(Modified and Granulated Magnesium-Aluminum Layered Double Hydroxides,简写为MG Mg-Al·LDH)。考察了焙烧温度对吸附性能的影响,采用比表面积及孔径分析、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱分析和热重-差示扫描量热分析等分析手段对产物进行了表征,分别考察了Mg-Al·CLDH(Mg-Al·LDH经500℃焙烧3h后产物)和MG Mg-Al·CLDH(MG Mg-Al·LDH经500℃焙烧3h后产物)对水体中卤素阴离子(F-、Cl-、Br-、I-)的静态和动态吸附性能。根据焙烧温度对材料吸附性能影响的实验,确定了MG Mg-Al·CLDH的最佳改性条件：Mg-Al-LDH、Mg(Ac)2、硅酸钠的质量比为47.5：50：2.5,pH=10,时间为60min,固液比为1：10,500℃焙烧3h。测定了所制备MG Mg-Al·CLDH的比表面积和孔径参数,结果表明：MG Mg-Al·CLDH的总孔容和比表面积比Mg-Al·CLDH增大。MG Mg-Al·CLDH保留了Mg-Al·CLDH的原红外峰形,峰位向低波数发生微小位移。根据XRD结果,Mg-Al·LDH经改性成型后,层间距变化非常小,说明Ac-从层板外面倾斜插入。红外结果说明Mg2+不以Mg(OH)2形式存在。由TG-DSC分析可知,改性成型后,由于醋酸镁的热分解使失重阶段明显向低温区扩展移动,MG Mg-Al·LDH失重阶段的失重率增加。考察了Mg-Al·CLDH和MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子(F-、Cl-、Br-、I-)的静态吸附性能,研究了吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始pH值、温度等因素的影响,并研究了两种吸附剂的吸附等温线和动力学方程。结果表明,MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子的吸附能力高于Mg-Al·CLDH。Mg-Al·CLDH和MG Mg-Al·CLDH对F-、Cl-、Br-、I-的最大吸附量分别为128.55、106.82、153.85、181.81 mg·g-1; 256.09、216.01、270.27、303.03 mg·g-1。相同条件下,MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子的最大吸附量是Mg-Al·CLDH最大吸附量的2倍左右。Mg-Al·CLDH和MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子的吸附均符合Langmuir吸附等温式。吸附动力学数据表明：Mg-Al·CLDH对F-、Br-、I-的吸附过程和MG Mg-Al·CLDH对I-的吸附过程适合于伪一级动力学方程, Mg-Al·CLDH对Cl-吸附过程和MG Mg-Al·CLDH对F-、Cl-、Br-吸附过程适合于伪二级动力学方程。考察了MG Mg-AI-CLDH对卤素阴离子(F-、Cl-、Br-、I-)的动态吸附性能,研究了溶液初始浓度、流速、pH值、固定床高度等因素对动态吸附性能的影响。结果表明,穿透吸附量随着溶液初始浓度的增大先增大后减小,随流速的增大而减小,随高度的增加变化不大,且在较宽的pH值范围内,MG Mg-Al-CLDH对卤素阴离子具有较好的吸附能力。颗粒内扩散和质量传递是吸附过程的控制步骤。此MG Mg-Al·CLDH对含卤素阴离子的水有较高的净化度。本文利用实验室自制的粉末状Mg-Al·LDH为原料制备MG Mg-Al·CLDH,深入研究了该种材料的结构和吸附性能,为卤水镁资源的大规模开发利用提供了一种新的可能,同时制备出的产物又可用于治理污染物,达到“双向”治理的目的。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-13
0 前言  13-14
1 文献综述  14-24
  1.1 镁资源利用  14
  1.2 层状氢氧化镁铝的结构、性质以及应用  14-17
    1.2.1 层状氢氧化镁铝的结构及性质  14-15
    1.2.2 层状氢氧化镁铝的应用  15-17
  1.3 材料的成型技术  17-19
    1.3.1 成型助剂的选择  17-18
    1.3.2 主要的成型方法  18-19
  1.4 层状氢氧化镁铝对卤素阴离子的吸附性能  19-22
    1.4.1 氟离子  19-20
    1.4.2 氯离子  20-21
    1.4.3 溴离子  21
    1.4.4 碘离子  21-22
  1.5 研究目的和内容  22-24
    1.5.1 研究意义  22-23
    1.5.2 研究内容  23-24
2 实验部分  24-33
  2.1 实验药品和仪器  24-26
    2.1.1 实验药品  24-26
    2.1.2 实验仪器  26
  2.2 层状氢氧化镁铝的改性成型  26-27
  2.3 卤素阴离子浓度的测定  27-31
    2.3.1 氟离子  27-28
    2.3.2 氯离子  28-29
    2.3.3 溴离子  29
    2.3.4 碘离子  29-31
  2.4 吸附实验  31
    2.4.1 静态吸附  31
    2.4.2 动态吸附  31
  2.5 表征方法  31-33
    2.5.1 比表面积及孔结构  31-32
    2.5.2 红外光谱分析  32
    2.5.3 X射线衍射分析  32
    2.5.4 TG-DSC分析  32-33
3 层状氢氧化镁铝的改性成型与表征  33-43
  3.1 焙烧温度对吸附性能的影响  33-34
  3.2 材料的表征  34-41
    3.2.1 比表面积及孔结构  34-37
    3.2.2 红外光谱分析  37-38
    3.2.3 X射线衍射分析  38-39
    3.2.4 TG-DSC分析  39-41
  3.3 小结  41-43
4 吸附剂对氟离子的吸附性能  43-61
  4.1 静态吸附实验  43-49
    4.1.1 吸附时间的影响  44-45
    4.1.2 吸附剂用量的的影响  45-46
    4.1.3 溶液初始pH值的影响  46-48
    4.1.4 吸附温度的影响  48-49
  4.2 吸附等温线  49-53
  4.3 吸附动力学  53-55
  4.4 动态吸附实验  55-59
    4.4.1 溶液初始浓度对吸附过程的影响  55-56
    4.4.2 溶液流速对吸附过程的影响  56-57
    4.4.3 溶液pH对吸附过程的影响  57-58
    4.4.4 固定床高度对吸附过程的影响  58-59
  4.5 小结  59-61
5 吸附剂对氯离子的吸附性能  61-76
  5.1 静态吸附实验  61-67
    5.1.1 吸附时间的影响  61-63
    5.1.2 吸附剂用量的的影响  63-64
    5.1.3 溶液初始pH值的影响  64-66
    5.1.4 吸附温度的影响  66-67
  5.2 吸附等温线  67-70
  5.3 吸附动力学  70-71
  5.4 动态吸附实验  71-74
    5.4.1 溶液初始浓度对吸附过程的影响  71-72
    5.4.2 溶液流速对吸附过程的影响  72-73
    5.4.3 溶液pH对吸附过程的影响  73
    5.4.4 固定床高度对吸附过程的影响  73-74
  5.5 小结  74-76
6 吸附剂对溴离子的吸附性能  76-90
  6.1 静态吸附实验  76-82
    6.1.1 吸附时间的影响  77-78
    6.1.2 吸附剂用量的的影响  78-79
    6.1.3 溶液初始pH值的影响  79-81
    6.1.4 吸附温度的影响  81-82
  6.2 吸附等温线  82-84
  6.3 吸附动力学  84-86
  6.4 动态吸附实验  86-89
    6.4.1 溶液初始浓度对吸附过程的影响  86-87
    6.4.2 溶液流速对吸附过程的影响  87
    6.4.3 溶液pH对吸附过程的影响  87-88
    6.4.4 固定床高度对吸附过程的影响  88-89
  6.5 小结  89-90
7 吸附剂对碘离子的吸附性能  90-104
  7.1 静态吸附实验  90-95
    7.1.1 吸附时间的影响  90-92
    7.1.2 吸附剂用量的的影响  92-93
    7.1.3 溶液初始pH值的影响  93-94
    7.1.4 吸附温度的影响  94-95
  7.2 吸附等温线  95-98
  7.3 吸附动力学  98-99
  7.4 动态吸附实验  99-102
    7.4.1 溶液初始浓度对吸附过程的影响  99-100
    7.4.2 溶液流速对吸附过程的影响  100-101
    7.4.3 溶液pH值对吸附过程的影响  101
    7.4.4 固定床高度对吸附过程的影响  101-102
  7.5 小结  102-104
8 MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子的吸附性能比较  104-106
  8.1 MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子的最大吸附量的比较  104
  8.2 MG Mg-Al·CLDH对卤素阴离子吸附初始和终了pH值比较  104-106
9 结论  106-108
参考文献  108-117
致谢  117-118
个人简历  118
发表的学术论文  118

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 粉末冶金（金属陶瓷工艺） > 粉末成型、烧结及后处理 > 烧结工艺 > 一般烧结
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