煤矸石合成沸石及其在印染废水中的应用研究

发布时间：2017-11-03 05:24

  本文关键词：煤矸石合成沸石及其在印染废水中的应用研究

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【摘要】：煤矸石是煤炭开采过程中产生的一种固体废弃物,其大量堆积会带来严重的环境问题,危害人体的健康。煤矸石中的主要成分为硅和铝的氧化物,可作为合成沸石分子筛的原料,这就为煤矸石的综合利用提供了途径。沸石分子筛是一种结晶硅铝酸盐的水合物,可作为有效的吸附剂和离子交换剂。染料废水因其有机物含量高、成分复杂、色度高、可生化性差等特点而难以得到净化。利用煤矸石合成沸石分子筛,可以达到固体废弃物资源化的目的,而利用合成的沸石分子筛净化染料废水,则可达到以废治废的目的。本文以煤矸石为原料,采用碱熔-水热合成法合成出了晶型完整的X型沸石分子筛,并探讨了合成过程中各要素对合成产物的影响。结果表明：磨细过筛后的煤矸石在350℃焙烧3h,按照5：1的液固比加入6mol/L的盐酸,80℃酸浸9h后,与氢氧化钠按照1：2的比例混合均匀,在马弗炉中700℃下焙烧3h,加入6m1/g的超纯水,60℃提取2h,按照液水比为2：1的比例加入水调节碱度,混合液在室温下陈化12h,105℃下晶化18h,获得目标产物。对合成产物进行SEM和XRD表征,可知合成产物为X型沸石分子筛,晶型完好、晶体生长完全、颗粒大小均匀。实验还探讨了酸浸时间对合成产物的影响,发现酸浸9h,不添加外加硅铝源的条件下,可以合成出羟基方钠石。实验还探讨了以煤矸石为原料,利用变温晶化法、晶种合成法以及原位晶化法合成沸石分子筛。结果表明：变温晶化法可以加快晶化反应的进行,缩短晶化反应所需要的时间;晶种的加入可以诱导合成反应向着目标产物的方向进行,抑制杂晶的出现；原位晶化法可以在不添加外源硅铝的情况下合成X型沸石分子筛。以碱性品红模拟染料废水,考察合成沸石对碱性品红的吸附能力。并探讨了温度、接触时间、沸石投加量、溶液初始浓度对吸附效果的影响。结果表明：沸石吸附碱性品红为吸热反应,升高温度有利于反应的进行；吸附反应在300min时基本达到平衡；随着沸石投加量的增大,吸附率先增大后趋于平衡,碱性品红溶液的初始浓度增大,吸附率先增大后趋于稳定。对吸附反应的机理进行初步探讨,发现吸附反应更加符合Freundlich等温吸附模型和二级动力学模型,吸附为多分子层的吸附,吸附反应的速率由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。最佳吸附条件下,沸石分子筛对碱性品红的吸附率在94%左右,吸附量为23mg/g。通过对吸附饱和后的沸石分子筛进行再生,可以实现沸石分子筛的重复利用,经过两次再生后沸石分子筛对碱性品红的去除率达到89.91%。
【关键词】：煤矸石 沸石分子筛 碱性品红 吸附
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791;X752
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 前言10-18
• 1.1 煤矸石概述10-12
• 1.1.1 煤矸石的组成10
• 1.1.2 煤矸石的危害10-11
• 1.1.3 煤矸石综合利用现状11-12
• 1.2 沸石分子筛概述12-15
• 1.2.1 沸石分子筛的结构12
• 1.2.2 沸石分子筛的特性12-13
• 1.2.3 沸石分子筛的合成方法13
• 1.2.4 合成沸石研究现状13-14
• 1.2.5 沸石分子筛的应用现状14-15
• 1.3 印染废水概述15-16
• 1.3.1 印染废水的特点以及危害15
• 1.3.2 印染废水处理方法15-16
• 1.4 课题选题的意义和研究内容16-18
• 第2章 沸石分筛子的合成18-60
• 2.1 合成方法的确定18
• 2.2 实验材料与实验设备18-19
• 2.2.1 实验原料18
• 2.2.2 分析仪器18-19
• 2.2.3 实验用试剂19
• 2.3 实验表征和性能测试19-23
• 2.3.1 X射线衍射仪分析19
• 2.3.2 环境扫描电镜分析19-20
• 2.3.3 硅钼蓝分光光度法测定溶液中硅的含量20
• 2.3.4 铬天青S分光光度法测定溶液中铝的含量20-21
• 2.3.5 X-Ray荧光光谱仪分析21-22
• 2.3.6 溶出率的计算22
• 2.3.7 产物相对结晶度的计算22
• 2.3.8 烧失量的测定22-23
• 2.4 实验部分23-28
• 2.4.1 预处理实验23-24
• 2.4.2 碱熔-水热法合成沸石的实验24-28
• 2.4.3 原位合成沸石的实验28
• 2.5 结果与分析28-57
• 2.5.1 预处理实验结果分析28-33
• 2.5.2 碱熔水热合成实验33-55
• 2.5.3 原位法合成沸石55-57
• 2.6 本章小结57-60
• 第3章 NaX型沸石分子筛对碱性品红的吸附性能60-70
• 3.1 实验材料及仪器60
• 3.2 沸石分子筛的合成60
• 3.3 试验与分析方法60-61
• 3.4 实验步骤61-62
• 3.4.1 沸石用量对沸石分子筛吸附碱性品红能力的影响实验61
• 3.4.2 吸附温度对沸石分子筛吸附碱性品红能力的影响实验61
• 3.4.3 吸附动力学实验61
• 3.4.4 等温吸附实验61
• 3.4.5 解吸再生实验61-62
• 3.5 结果与分析62-68
• 3.5.1 合成沸石表征62
• 3.5.2 沸石投加量对吸附的影响62-63
• 3.5.3 温度对吸附的影响63-64
• 3.5.4 吸附时间对沸石分子筛吸附碱性品红能力的影响64
• 3.5.5 沸石分子筛对碱性品红的吸附动力学64-67
• 3.5.6 等温吸附67-68
• 3.5.7 解吸实验68
• 3.6 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士学位期间研究成果82

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本文编号：1134830