凹凸棒石的改性及其对重金属离子吸附的研究

发布时间：2017-06-26 10:04

  本文关键词：凹凸棒石的改性及其对重金属离子吸附的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文以凹凸棒石粘土为原料，对其结构进行系统分析，根据其结构特征，研究制备了具有重要应用前景的改性材料——硅烷偶联剂改性凹凸棒石。 采用XRD、SEM、FTIR分析方法比较凹凸棒石改性前后的结构变化，研究其改性机理。 凹凸棒石粘土主要由凹凸棒石组成，天然凹凸棒石粘土常伴有蛋白石、石英和碳酸盐等，同时由于范德华力和氢键作用，凹凸棒石粘土棒晶通常以聚集体形式存在，限制了凹凸棒石粘土的性能和应用范围。因此，使用前通常需要采用适当的方法去除杂质和解离棒晶聚集体。 通过酸活化处理可以部分解聚凹凸棒石粘土的棒晶束，而且可以改变凹凸棒石粘土的比表面积，去除当中的碳酸盐等矿物杂质。与此同时氢离子能置换出凹凸棒石粘土中含有的镁离子、铝离子和铁离子等金属离子，提高凹凸棒石的阳离子可交换性，改善凹凸棒石粘土的脱色力和吸附性。 凹凸棒石表面具有大量的硅羟基，因此对有机物具有非常强的亲和力。硅烷偶联剂在水解时可以产生大量硅羟基，这些硅羟基可以和凹凸棒石表面硅羟基产生缩合，或者硅烷偶联剂的硅羟基自身缩合，覆盖于凹凸棒石表面，改性其表面形态和性质，形成新的网络结构，丰富了凹凸棒石的孔道，合成一类新型的功能材料，从而赋予凹凸棒石新的性能。 凹凸棒石粘土用盐酸活化处理后再用硅烷偶联剂改性。确定其工艺条件为：75mL浓度为4mol/L盐酸溶液，加入到7.500g凹凸棒石粘土进行酸活化，产品用去离子水洗涤中性后120℃烘干。以1:1比例加入硅烷偶联剂，温度控制在70℃，机械搅拌5h，，抽滤洗涤烘干得到产品。 论文之后又考察了振荡时间、pH值、腐殖酸（FA）、吸附浓度、离子强度、不同电解质离子和温度等因素对硅烷偶联剂改性凹凸棒石粘土吸附Co（II）和Pb（II）的影响，实验结果表明，吸附在几个小时内就能达到吸附平衡，pH值和离子强度是影响吸附的主要因素，表面络合和离子交换是吸附的主要机理，主要表现在低pH值条件下为离子交换，而高pH值下为表面络合。吸附等温线用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich (D-R)等温式模型来拟合，Langmuir模型拟合Pb(II)的吸附等温线效果最好。 研究结果表明硅烷偶联剂改性后的凹凸棒石粘土可作为溶液中重金属离子合适的吸附材料。
【关键词】：凹凸棒石粘土 硅烷偶联剂 吸附 pH 表面络合
【学位授予单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O647.3;O611.3
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 概述9-11
• 1.2 凹凸棒石的性质与应用11-12
• 1.2.1 凹凸棒石的吸附性能及其应用11
• 1.2.2 其他11-12
• 1.3 凹凸棒石的改性12-14
• 1.3.1 凹凸棒石的热处理12
• 1.3.2 凹凸棒石的酸处理12
• 1.3.3 凹凸棒石的有机改性12-14
• 1.3.4 凹凸棒石的其他改性14
• 1.4 立题意义与主要研究内容14-16
• 第二章 凹凸棒石的酸处理及有机改性16-26
• 2.1 前言16
• 2.2 材料与方法16-18
• 2.2.1 实验材料16
• 2.2.2 仪器和设备16-17
• 2.2.3 实验方法17-18
• 2.3 结果与讨论18-25
• 2.3.1 凹凸棒石的结构、性质18-19
• 2.3.2 凹凸棒石的结构随温度的变化19-21
• 2.3.3 凹凸棒石酸活化改性21-23
• 2.3.4 凹凸棒石的硅烷偶联剂改性23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 实验部分26-30
• 3.1 实验试剂及仪器26-27
• 3.1.1 实验试剂26
• 3.1.2 实验仪器26-27
• 3.2 重金属离子的吸附实验27-28
• 3.2.1 吸附实验过程27
• 3.2.2 吸附实验结果27-28
• 3.3 标准曲线的绘制28-30
• 3.3.1 钴离子 Co(II)的分析28
• 3.3.2 铅离子 Pb(II)的分析28-30
• 第四章 Co(II)在改性凹凸棒石上吸附研究30-37
• 4.1 引言30
• 4.2 结果与讨论30-36
• 4.2.1 振荡时间对改性凹凸棒石吸附 Co(II)的影响30-31
• 4.2.2 改性凹凸棒石浓度对 Co(II）吸附的影响31-32
• 4.2.3 体系 pH 值和离子强度对 Co(II)在改性凹凸棒石上的吸附影响32-33
• 4.2.4 腐殖酸(FA)对改性凹凸棒石吸附 Co(II)的影响33-34
• 4.2.5 电解质离子对改性凹凸棒石吸附 Co(II)的影响34-36
• 4.3 本章小结36-37
• 第五章 Pb（II）在改性凹凸棒石上吸附研究37-49
• 5.1 引言37
• 5.2 结果与讨论37-48
• 5.2.1 振荡时间对改性凹凸棒石吸附 Pb(II)的影响37-38
• 5.2.2 改性凹凸棒石浓度对 Pb(II）吸附的影响38-39
• 5.2.3 体系 pH 值和离子强度对 Pb (II)在改性凹凸棒石上的吸附影响.39-41
• 5.2.4 电解质离子对改性凹凸棒石吸附 Pb (II)的影响41-43
• 5.2.5 温度对改性凹凸棒石吸附 Pb (II)的影响43-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第六章 结论和展望49-51
• 参考文献51-56
• 致谢56-57
• 附录57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马玉恒;方卫民;马小杰;;凹凸棒土研究与应用进展[J];材料导报;2006年09期

2 刘云;陈捷;马毅杰;;酸化凹凸棒石黏土对废水中Cr~(6+)的吸附及其应用研究[J];非金属矿;2007年04期

3 刘月;郑水林;熊余;高如琴;文明;;酸浸处理对凹凸棒石黏土性能的影响[J];非金属矿;2009年01期

4 周杰,刘宁,李云,马毅杰;凹凸棒石粘土的显微结构特征[J];硅酸盐通报;1999年06期

5 邹建国,钟秦;用稀土改性凹凸棒石粘土净化柴油机尾气[J];硅酸盐学报;2005年08期

6 彭书传;谢晶晶;庆承松;陈天虎;徐惠芳;陈菊霞;袁君;;负载TiO_2凹凸棒石光催化氧化法处理酸性品红染料废水[J];硅酸盐学报;2006年10期

7 王一中,董华,余鼎声;尼龙6/凹凸棒土纳米级复合材料的合成[J];合成树脂及塑料;1997年02期

8 宋金如,龚治湘,罗明标,肖恺;凹凸棒石粘土吸附铀的性能研究及应用[J];华东地质学院学报;1998年03期

9 沈学优,陈曙光,王烨,王逸民,蔡文祥;不同粘土处理水中重金属的性能研究[J];环境污染与防治;1998年03期

10 杨育珍 ,何胜刚;有机硅烷偶联剂及其应用[J];化学工程师;1994年05期

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本文编号：485698