煤系高岭土的改性及其吸附性能研究

发布时间：2017-10-20 20:25

  本文关键词：煤系高岭土的改性及其吸附性能研究

  更多相关文章： 煤系高岭土 改性 表征 比表面积 吸附

【摘要】：煤系高岭土的结构稳定,杂质含量高,反应活性低,因此在现实生活中的利用率不高。但是改性后的煤系高岭土具有较高的比表面积和表面反应活性,可以作为廉价的吸附材料。本文采用直接酸处理法、微波辅助酸处理法、机械粉碎-酸处理法三种活化方法对煤系高岭土进行改性,利用X射线衍射、热重分析、N2吸附-脱附、红外光谱分析、化学成分分析、透射电镜等表征手段,研究了原矿煤系高岭土和改性煤系高岭土的结构、比表面积、形貌,确定最佳的改性工艺条件以原矿煤系高岭土和改性煤系高岭土对次甲基蓝进行吸附,研究了吸附时间、溶液pH、溶液的初始浓度、温度等因素对吸附的影响。实验取得良好效果：一、以内蒙古鄂尔多斯煤系高岭土为原料,采用直接酸处理法改性煤系高岭土,通过多种手段对样品进行表征,确定改性的最佳工艺条件。并研究了原矿煤系高岭土和改性煤系高岭土对次甲基蓝的吸附性能。研究结果表明：原矿煤系高岭土的比表面积为13.6 m~2/g,极限吸附量为78.1 mg/g；改性煤系高岭土的比表面积为257.8 m~2/g,极限吸附量为101 mg/g。二、采用微波辅助酸处理法制备了改性煤系高岭土材料,对其进行表征,研究反应温度和反应时间对其比表面积的影响,确定改性最佳工艺条件。测试其对次甲基蓝的吸附性能。研究结果显示：微波辅助酸处理法改性煤系高岭土的比表面积为299.5 m~2/g,极限吸附量达104.2 mg/g。三、对原矿煤系高岭土进行高能球磨,改变其晶体结构,再进行酸处理,对酸处理前后的样品进行表征,制备了具有较高比表面积的改性煤系高岭土材料,并研究其对次甲基蓝的吸附性能。结果表明：机械粉碎-酸处理法改性煤系高岭土的最高比表面积为373.5 m~2/g,对次甲基蓝的极限吸附量达161.3 mg/g。
【关键词】：煤系高岭土 改性 表征 比表面积 吸附
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.33
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 煤系高岭土概述11-14
• 1.2.1 煤系高岭土的组成11
• 1.2.2 煤系高岭土的结构11-12
• 1.2.3 煤系高岭土的性质及用途12
• 1.2.4 煤系高岭土的改性12-13
• 1.2.4.1 煅烧12
• 1.2.4.2 酸碱改性12-13
• 1.2.4.3 包覆改性13
• 1.2.4.4 有机改性13
• 1.2.5 改性煤系高岭土在水处理中的应用13-14
• 1.2.5.1 有机废水的处理13
• 1.2.5.2 吸附去除重金属离子13-14
• 1.2.5.3 除磷14
• 1.3 吸附材料14-15
• 1.3.1 吸附理论14
• 1.3.2 Langmuir吸附等温式14-15
• 1.3.3 Freundlich吸附等温式15
• 1.4 本课题的目的、意义和内容15-17
• 1.4.1 研究目的及意义15-16
• 1.4.2 研究的主要内容和创新之处16-17
• 2 直接酸处理法活化煤系高岭土及其性能17-34
• 2.1 引言17-18
• 2.2 实验部分18-20
• 2.2.1 实验主要仪器与试剂18
• 2.2.1.1 实验试剂18
• 2.2.1.2 实验仪器18
• 2.2.2 煤系高岭土的活化18-19
• 2.2.3 最佳工艺条件的确定19
• 2.2.3.1 反应时间的影响19
• 2.2.3.2 反应温度的影响19
• 2.2.4 改性煤系高岭土对次甲基蓝溶液的静态吸附实验方法19-20
• 2.2.4.1 次甲基蓝溶液的配制19
• 2.2.4.2 次甲基蓝溶液标准曲线的绘制19-20
• 2.2.4.3 对次甲基蓝溶液的静态吸附实验20
• 2.3 实验结果与讨论20-33
• 2.3.1 X射线衍射分析(XRD)20-22
• 2.3.2 热重分析(TGA)22
• 2.3.3 化学成分分析结果22-23
• 2.3.4 红外光谱分析23-24
• 2.3.5 N_2吸附-脱附及孔径分布分析24-26
• 2.3.6 透射电镜分析(TEM)26
• 2.3.7 改性煤系高岭土对次甲基蓝的吸附性能26-33
• 2.3.7.1 吸附时间对吸附的影响26-28
• 2.3.7.2 溶液pH对吸附的影响28-29
• 2.3.7.3 次甲基蓝溶液初始浓度对吸附的影响29-31
• 2.3.7.4 温度对吸附的影响31-33
• 2.4 结论33-34
• 3 微波辅助法活化煤系高岭土及其性能34-48
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 实验试剂与仪器35
• 3.2.1.1 实验试剂35
• 3.2.1.2 实验仪器35
• 3.2.2 煤系高岭土的活化35-36
• 3.2.3 最佳工艺条件的确定36
• 3.2.4 吸附性能的测试36
• 3.3 结果与讨论36-47
• 3.3.1 样品的BET与BJH分析36-38
• 3.3.2 样品的XRD分析38-39
• 3.3.3 热重分析(TGA)39-40
• 3.3.4 化学组成成分分析40
• 3.3.5 样品的红外光谱分析40-41
• 3.3.6 透射电镜(TEM)分析41
• 3.3.7 样品对次甲基蓝的吸附性能41-47
• 3.3.7.1 吸附时间对吸附的影响41-43
• 3.3.7.2 溶液pH对吸附的影响43-44
• 3.3.7.3 次甲基蓝溶液初始浓度对吸附的影响44-45
• 3.3.7.4 温度对吸附的影响45-47
• 3.4 结论47-48
• 4 机械粉碎-酸处理法活化煤系高岭土及其性能48-60
• 4.1 引言48-49
• 4.2 实验部分49-50
• 4.2.1 实验试剂及仪器49
• 4.2.1.1 实验试剂49
• 4.2.1.2 实验仪器49
• 4.2.2 煤系高岭土的活化49-50
• 4.2.3 吸附性能的测试50
• 4.3 实验结果与讨论50-59
• 4.3.1 X射线衍射分析(XRD)50-51
• 4.3.2 红外光谱分析51-52
• 4.3.3 样品的BET和BJH分析52-54
• 4.3.4 化学成分分析结果54
• 4.3.5 透射电镜分析(TEM)54
• 4.3.6 改性煤系高岭土对次甲基蓝的吸附性能54-59
• 4.3.6.1 不同样品对次甲基蓝的吸附效果54-55
• 4.3.6.2 吸附时间对吸附的影响55-56
• 4.3.6.3 准一级和准二级动力学的研究56-57
• 4.3.6.4 溶液pH对吸附的影响57
• 4.3.6.5 溶液初始浓度对吸附的影响57-58
• 4.3.6.6 Langmuir和Freundlich吸附等温线的研究58-59
• 4.4 结论59-60
• 5 结论60-62
• 参考文献62-69
• 致谢69

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