硅藻土改性木质陶瓷的制备及吸附性能研究

发布时间：2020-04-05 04:32

【摘要】：木质陶瓷是一种采用木材(或其它木质材料)浸渍热固性树脂后真空(或氮气保护)碳化而成的一种新型多孔质碳素材料。本研究以农业废弃物秸秆和酚醛树脂为主要原料,通过硅藻土改性,制备了一种新型的环境功能材料,并用于污染废水的处理,为木质陶瓷的研究开辟了新的方向。通过添加硅藻土对其进行改性,结合热压成型,经真空高温烧制而成硅藻土改性木质陶瓷。通过正交和单因素试验考察了不同配比和工艺参数对木质陶瓷性能的影响,结合SEM、XRD、FI-TR、压汞法、三点弯曲法等检测手段对试验所制备的木质陶瓷的结构及性能进行表征。结果表明:制备硅藻土改性木质陶瓷的最佳方案为:秸秆粉末125g、硅藻土100g、酚醛树脂80g,硅藻土和秸秆粉末混合料研磨时间为20min,热压温度150℃,保压时间30min,煅烧温度为1100℃、保温时间60min。木质陶瓷的孔径范围主要在1500~2800nm,孔隙率约为28.3%,比表面积达到7.83m~2/g左右,破坏强度最终为87N。对四环素的去除试验表明,在pH为3~4之间吸附效果较好,吸附进行6小时后基本达到平衡,准二级动力学模型更适合描述对木质陶瓷吸附四环素的过程,液膜扩散是该吸附过程的主要控制速率步骤。吸附热力学的拟合结果表明,Freundlich、Redlich-pereeson和Koble-Corrigan模型的拟合度都较高,说明木质陶瓷吸附四环素是一个不均匀吸附的复合吸附体系,这也与材料本身的复合特性有关。硅藻土改性木质陶瓷与Fenton法联用对四环素的去除有明显的协同作用,较单独使用木质陶瓷进行吸附效果提升47.3%。准二级动力学和Freundlich同样较适合对木质陶瓷吸附对苯二酚的过程进行描述,该吸附过程包括液膜扩散、颗粒内扩散和化学反应,吸附存在多分子层吸附,同时吸附热随吸附量线性降低。
【图文】：

技术路线图,木质陶瓷,技术路线,吸附工艺

木质陶瓷制备及吸附的技术路线

微观形貌,硅藻土,烧失量,木质陶瓷

2.1.2 硅藻土的表征（1）硅藻土的微观形貌图2-1是试验所用硅藻土原料的扫描电镜图，从图中可以看出，这种硅藻土原矿主要是圆盘藻居多，成分为均质性蛋白石，圆盘直径0.003-0.02 mm，表面孔径（40～700 nm），，且是不均分布结构。图 2-1 硅藻土的 SEMFig. 2-1 SEM photograph of diatomite(2)硅藻土化学成分分析表 2-1 是作为木质陶瓷原料的硅藻土组分占比及烧失量分析。由表 2.1 分析可知，硅藻土的含有少量的 Fe2O3、Al2O3及微量的 MgO、TiO2，主要成分是 SiO2，原料烧失量较大。表 2-1 硅藻土的组分及烧失量分析Table 2-1 Analysis of main composition of diatomite and loss on ignition化学成分 SiO2
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;TQ424

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