热处理对蒙脱石锁定阳离子的效果研究

发布时间：2017-10-30 20:30

  本文关键词：热处理对蒙脱石锁定阳离子的效果研究

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【摘要】：蒙脱石作为一种天然二维纳米层状矿物,拥有良好的吸附性能、巨大的理论比表面积和层结构可膨胀的特性,是废水中多种污染物的良好吸附材料,特别是对阳离子有很好的吸附效果。然而,如何合理的处理处置吸附了阳离子后的废弃蒙脱石,迄今仍然缺乏足够研究,这也限制了蒙脱石在实际污染控制中的应用。本研究选取了具有不同离子半径的重金属离子Cu2+和Cd2+,放射性核素Co2+和Sr2+(以稳定同位素代替)以及易氧化的Cr3+作为目标污染物,探究了热处理条件下重金属和放射性核素阳离子在蒙脱石结构内的迁移规律和转化机制,重点讨论了热处理过程中蒙脱石对吸附阳离子的锁定效果。本研究获得了以下结果：(1)探明了热处理对蒙脱石锁定重金属阳离子Cu2+和Cd2+的效果,明确了阳离子的锁定位点。Cu2+由于具有较小的离子半径,在热处理过程中可迁移到四面体片层的六方环孔洞和八面体片层的空位,因此Cu2+可以在较低加热温度下被很好的锁定,如400Cu-Mt中仅有3.2%的Cu2+能够被醋酸铵脱附；但对于大半径的cd2+,由于无法迁移进入蒙脱石片层内,因此需要高温(700℃)加热才能将其较好的锁定在蒙脱石片层之间。(2)于此同时,还证实在热处理条件下,蒙脱石也可有效的锁定吸附进入的放射性核素Co2+和Sr2+。Co2+的离子半径较小,故在加热过程中可迁移到蒙脱石的片层内,从而在较低温度(400℃)时就能被较好的锁定；但对于大半径的Sr2+,则需要在高温加热(700℃)下对其的锁定效果才较好。(3)探究了热处理温度对蒙脱石锁定易氧化的Cr3+的效果影响。发现在空气中热处理时,Cr3+的锁定效率随着加热温度的升高呈现先增加后减少,再持续增加的趋势。这主要是由于300℃时Cr3+发生氧化反应并形成Cr03,促进了Cr的脱附所致。随着热处理温度的升高,造成层结构的塌陷和破坏,以及Cr03分解为Cr203均使得Cr被很好的锁定在片层内。在氮气中进行热处理时,蒙脱石对Cr的锁定效果随温度的升高而增加。
【关键词】：蒙脱石 热处理 阳离子 锁定 脱附
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 蒙脱石9-12
• 1.1.1 晶体结构与物化性质9-11
• 1.1.2 环境污染控制应用11-12
• 1.2 热处理对蒙脱石结构与层间阳离子的影响12-16
• 1.2.1 热处理对层间阳离子的迁移、转化和锁定影响13-14
• 1.2.2 热处理对蒙脱石的结构影响14-16
• 1.3 论文的研究目标与思路16-18
• 第二章 热处理对蒙脱石锁定重金属Cu~(2+)/Cd~(2+)的效果18-30
• 2.1 实验部分18-20
• 2.1.1 实验试剂和仪器18-19
• 2.1.2 热处理样品的制备19
• 2.1.3 洗脱实验19-20
• 2.1.4 结构表征20
• 2.2 结果与讨论20-29
• 2.2.1 热处理产物的结构特征20-22
• 2.2.2 醋酸铵溶液的脱附研究22-25
• 2.2.3 盐酸溶液的脱附研究25-29
• 2.3 小结29-30
• 第三章 热处理对蒙脱石锁定放射性核素Co~(2+)/Sr~(2+)的效果30-37
• 3.1 实验部分30-32
• 3.1.1 实验试剂和仪器30
• 3.1.2 热处理样品的制备30-31
• 3.1.3 洗脱实验31
• 3.1.4 结构表征31-32
• 3.2 结果与讨论32-36
• 3.2.1 热处理产物的结构表征32-33
• 3.2.2 醋酸铵溶液的脱附研究33-34
• 3.2.3 盐酸溶液的脱附研究34-36
• 3.3 小结36-37
• 第四章 热处理对蒙脱石锁定易氧化Cr~(3+)的效果研究37-47
• 4.1 实验部分37-39
• 4.1.1 实验试剂和仪器37-38
• 4.1.2 热处理产物的制备38
• 4.1.3 洗脱实验38
• 4.1.4 结构表征38-39
• 4.2 结果与讨论39-46
• 4.2.1 Cr-Mt与热处理产物的结构39-42
• 4.2.2 醋酸铵溶液的脱附研究42-44
• 4.2.3 盐酸溶液的脱附研究44-46
• 4.3 小结46-47
• 第五章 研究结论、创新点与展望47-49
• 5.1 研究结论47-48
• 5.2 创新点48
• 5.3 展望48-49
• 参考文献49-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文与研究项目56

【参考文献】

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本文编号：1119185