铁尾矿中有价元素的提取及合成改性SBA-16介孔分子筛

发布时间：2019-11-29 20:11

【摘要】：体心立方对称结构的SBA-16的介孔分子筛因具有比表面积大、孔径分布规则可调、孔径分布窄等特点,在吸附、催化、光电等方面得到具有广泛的应用。然而,纯硅SBA-16介孔分子筛缺乏活性,限制了其在化工领域的应用。因此将过渡金属原子引入SBA-16分子筛骨架以提高其催化活性受到了广泛的关注。本文以铁尾矿为原料采用酸浸法制备FeCl_3溶液;以酸浸渣为原料采用碱浸法制备硅酸钠溶液;以聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(F127)为表面活性剂,硅酸钠溶液为硅源制备SBA-16介孔分子筛,并用FeCl_3溶液对最优条件下制备的介孔分子筛进行改性,研究了不同铁掺杂量对分子筛光催化性能的影响。(1)研究了铁尾矿酸浸渣碱浸过程中NaOH溶液浓度、物料比、反应温度、反应时间对酸浸渍渣中硅的溶出率的影响。通过正交实验获得了硅提取的条件:NaOH的溶液浓度为40%,物料比为1∶1,反应温度为120℃,反应时间为6 h,溶出率为80.01%。(2)以铁尾矿酸浸渣制备的硅酸钠溶液为硅源,F127为模板剂,通过控制变量法在不同的条件下制备出SBA-16介孔分子筛,并获得优化的制备条件:酸浓度为2 mol/L,硅和模板剂的比例为1.12:1,水热晶化时间为72 h。在此条件下制备的SBA-16介孔分子筛的比表面积为897 m2/g,孔径为15.9 nm,在此条件下制备的SBA-16介孔分子筛对亚甲基蓝溶液的吸附作用。(3)以铁尾矿制备的酸浸液为铁源,采用调节pH法制备铁改性SBA-16介孔分子筛结果表明铁改性SBA-16介孔分子筛对亚甲基蓝有很好的催化降解活性。
【图文】：

1 文献综述与选题意义基。当表面活性剂溶于水中时，带有正电荷的亲水端朝向外侧，疏水基的尾集在一起，形成球状胶束或棒状胶束。介孔分子筛的合成有两条路线：①由于表面活性剂是两性分子，所以会在水溶液中形成胶束，胶束在溶形成六方结构的相，硅物种在静电作用下在液晶表面沉积并且发生水解、交用，形成了由模板剂和硅物种形成的有机无机的六方液晶相，去除模板剂后六方无机硅介孔材料。②还有一种思路认为，低聚的硅酸盐物种先在模板剂形成的胶棒表面发联、聚合，然后胶棒聚集形成六方结构。

不同酸浓度下制备的 SBA-16 介孔分子筛的样品的 SEM 见图 4-2。由图可知以发现制备的样品形貌为球形颗粒，且酸浓度增大时候，球形颗粒会发生聚集，有低浓度的时候表面平滑。F127 表面活性剂的胶束以球体存在，在较高的酸下，水解硅源的缩聚速率较小，，硅源和模板剂之间的作用更完全，在较长的时溶液体系中没有沉淀产生，低聚合度的硅可以均匀分布与模板剂胶束表面，材向着吉布斯自由能降低的地方发育形成球形颗粒。当酸度比较高的时候，会使模板剂和硅物种之间的作用力加强，使得反应速率加快，导致生成物的形貌是似球形的颗粒堆积，且团聚明显（张晶晶，2011）。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36


本文编号：2567595