凹凸棒石基硅藻土和紫砂基竹炭孔芯滤材制备与性能研究

发布时间：2018-06-13 12:15

  本文选题：水热法 + 凹凸棒石　； 参考：《江西理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：随着现代化工业的迅猛发展,推动我国经济进入一个崭新的高度,同时环境问题却日益严峻起来。因此越来越多研究者开始致力于功能型“环境材料”研究。天然矿物纳米材料,如硅藻土矿物、凹凸棒石矿物等,由于具备独特纳米孔道结构以及自然界中储量极其丰富等特点,成为制备功能性“环境材料”热门源材料。本论文基于紫砂粘土和凹凸棒石粘土这种独特孔道结构、优良的可塑性和较宽烧结温度范围等性质上,被选作高温粘结材料；同时竹炭材料和硅藻土由于发达孔结构被选作骨架材料；最后,将骨架材料与粘结剂在一定温度和气氛中烧结得到复合多孔滤材,并用SEM、XRD、TG/DTA和BET等现代分析技术进行表征。水热-煅烧法是硅藻土提纯的一类高效改性方法。稀HCl浓度、煅烧温度、水热时间和水热温度四个因素对纯化具有较大影响。影响实验结果主次顺序分别是煅烧温度、稀HCl浓度、水热时间和水热温度。纯化后样品可以观察到丰富孔结构。由X射线荧光光谱分析纯化后样品,发现纯化后的SiO2含量显著提高。第四章是采用纯化后的硅藻土与凹凸棒石原料制备出凹凸棒石/硅藻土介孔复合滤料(ADMM),测定样品的抗折强度达到2.08 Mpa,显气孔率达到较大27.38%,属于多孔材料气孔率范围之内；通过XRD分析得出：无定型石英在700℃开始缓慢晶化生成低温石英,然后在850℃完全转化成低温方石英；凹凸棒石在850℃完全破坏并发生晶型转变,生成含铁顽火辉石；在1200℃后,少量方石英转变成α-鳞石英。从SEM得到：样品中硅藻土的微孔未被堵塞,保持较好的孔道结构。由BET分析得出：孔径分布在2-30 nm,并且大量集中在30 nm以下,比表面积达到110.162m2/g,由此可得制备出的样品是一类较好滤材。制备出凹凸棒石/硅藻土介孔复合材料进行亚甲基蓝(MB)吸附实验,并系统探索四个因素吸附质掺入量、pH、温度和初始浓度以及时间对吸附的影响。实验表明：ADMM对MB具有非常好的吸附能力,四类因素均对吸附具有非常大的影响。另外,分析亚甲基蓝离子在复合材料中的等温吸附模型,以及吸附动力学模型。实验得出：相较于Freundlich模型,Langmuir等温吸附模型能更好地描述MB离子在ADMM上的等温吸附过程。从准一级反应模型和准二级反应模型模拟结果中得出：准二级反应动力学模型更好地体现ADMM对MB吸附速率问题。第五章是采用紫砂粘土烧结竹炭,制备出竹炭紫砂孔芯滤材。其中紫砂粘土在高温下,将孔道丰富的竹炭材料粘结成多孔致密的复合材料。在1040 ℃下,微晶竹炭粉体与紫砂粘土掺入比为3：7时,试样具有最好的机械性能和吸附性能。从SEM观察到：高温下紫砂粘土能较好地覆盖在竹炭表面并在两者界面形成空隙结构。由BET得出孔径分布在1-4 um左右,平均粒径为1.2 um,比表面积达到101.25 m2/g,由此得出制备出的样品是一类较好滤材。
[Abstract]:With the rapid development of the modern industry , the economy of our country is pushed into a brand - new height , and the environmental problems are becoming more and more serious . Therefore , more and more researchers have begun to work on functional " environmental materials " .
meanwhile , the bamboo charcoal material and the diatomite are selected as framework materials by virtue of the developed pore structure ;
In the end , the composite porous filter was obtained by sintering the skeleton material and the binder at a certain temperature and atmosphere , and characterized by using modern analytical techniques such as SEM , XRD , TG / DTA and BET .
XRD analysis shows that amorphous quartz is slowly crystallized at 700 鈩，

本文编号：2013996