硅砂的比较分析与包覆改性研究

发布时间：2017-06-08 18:11

  本文关键词：硅砂的比较分析与包覆改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硅砂是制备硅酸盐玻璃最主要的原料。此外,硅砂还作为滤料用于水处理。若直接用硅砂去处理废水中的金属离子,它的效率较低。通过在硅砂表面构建多孔二氧化硅包覆层可大幅提高硅砂的表面积,提高其吸附废水中金属离子的能力,同时,这些二氧化硅包覆层从成分上不会影响硅砂在玻璃中的再利用。基于以上考虑,论文首先对四种不同的硅砂进行了烧失、盐酸可溶率测量、水热条件下碱溶解、玻璃熔化等实验,全面分析比较了四种硅砂。结果表明,A硅砂纯度较高,烧失量(0.07%)及盐酸可溶率(0.24%)最低,易熔化,在最佳p H值条件下,以此硅砂本身溶出物为硅源合成的多孔材料比表面积(1293m2/g)最大,因此选择A硅砂用于后续包覆实验。采用硅砂本身在强碱溶液中加热部分溶出物作为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,在未溶硅砂表面原位形成Si O2-表面活性剂复合包覆层,经干燥煅烧后获得多孔二氧化硅包覆的硅砂。实验过程中改变了p H值、CTAB量、反应时间和温度、加水量、硅砂量,得到的最佳包覆条件为:p H值11.5、1.5g CTAB、100ml H2O、反应温度25℃、反应时间1h、硅砂用量9g,包覆硅砂的比表面积值(61.67m2/g)是原硅砂比表面积(0.08m2/g)的743倍。为了提高包覆硅砂对六价铬离子的吸附效率,实验还用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对包覆硅砂进行了修饰改性,改性后硅砂表面积减小至10.75 m2/g。实验研究了包覆硅砂与改性硅砂对水溶液及电镀废水中六价铬离子的吸附。得出包覆硅砂吸附溶液中六价铬离子的最佳条件为:p H=2,六价铬离子浓度为100mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,吸附剂量1g,吸附率为5.77%,吸附量为0.288mg/g;改性硅砂吸附溶液中六价铬离子的最佳条件为:p H=3,六价铬离子浓度为100mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,吸附剂量1g,吸附率为24.84%,吸附量为1.242mg/g;改性硅砂对于废水中六价铬离子的吸附条件:p H=3,废水中六价铬离子浓度为174.162mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,经8次吸附后废水中六价铬离子浓度为0.444mg/L,满足含铬废水排放标准的要求。包覆硅砂与改性硅砂对于六价铬离子的吸附都属于二级动力学吸附,包覆硅砂吸附六价铬离子的过程符合Langmuir等温吸附模型,而改性硅砂吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。采用吸附有六价铬离子的包覆硅砂及改性硅砂成功制得了颜色玻璃。吸附有六价铬离子的包覆硅砂比改性硅砂制得的玻璃颜色要浅,说明改性硅砂引入了较多的六价铬离子。由玻璃的光谱曲线可得出改性硅砂吸附废水中的六价铬离子熔制的玻璃颜色及光谱曲线与啤酒瓶相似,说明了改性硅砂吸附含铬废水中六价铬离子后再利用是完全可行的。
【关键词】：硅砂 包覆 改性 吸附 六价铬离子 废水 颜色玻璃 再利用
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.411
【目录】：

• 摘要8-10
• abstract10-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 硅砂简介12
• 1.2 硅砂的应用12-14
• 1.2.1 工业上的应用12-13
• 1.2.2 环境领域的应用13-14
• 1.3 改性硅砂用于有毒离子的吸附14-15
• 1.4 多孔二氧化硅的研究状况15-18
• 1.4.1 多孔材料简介15-16
• 1.4.2 多孔二氧化硅制备方法16-17
• 1.4.3 多孔二氧化硅的应用17-18
• 1.5 吸附方程18-19
• 1.5.1 吸附等温模型18
• 1.5.2 吸附动力学方程18-19
• 1.6 本课题的创新之处19
• 1.7 论文主要内容19-22
• 第二章 实验部分22-30
• 2.1 实验所用试剂与仪器22-23
• 2.2 实验过程23-27
• 2.2.1 四种硅砂的比较分析实验23-25
• 2.2.2 硅砂的包覆与改性实验25-26
• 2.2.3 六价铬离子的吸附实验26-27
• 2.2.4 颜色玻璃的熔制27
• 2.3 样品的表征手段27-30
• 第三章 四种硅砂的比较与分析30-48
• 3.1 成分与粒径分析30-31
• 3.2 烧失量的比较31-32
• 3.3 盐酸可溶率32
• 3.4 水热溶解特性32-33
• 3.5 水热条件下碱溶解量33-34
• 3.6 玻璃熔化分析34-36
• 3.7 由硅砂溶解液制备多孔二氧化硅36-46
• 3.7.1 pH值的影响36-40
• 3.7.2 CTAB用量的影响40-42
• 3.7.3 反应温度的影响42-44
• 3.7.4 反应时间的影响44-46
• 3.8 本章小结46-48
• 第四章 硅砂表面多孔包覆层的构建48-56
• 4.1 pH值的影响48-49
• 4.2 CTAB加入量的影响49-51
• 4.3 水加入量的影响51-52
• 4.4 反应温度的影响52-53
• 4.5 反应时间的影响53-54
• 4.6 硅砂量的影响54-55
• 4.7 包覆硅砂的改性55
• 4.8 本章小结55-56
• 第五章 包覆及改性硅砂对六价铬离子的吸附56-68
• 5.1 包覆硅砂对六价铬离子的吸附56-60
• 5.1.1 pH值的影响56-57
• 5.1.2 初始离子浓度的影响57-58
• 5.1.3 吸附时间的影响58
• 5.1.4 温度的影响58-59
• 5.1.5 吸附剂量的影响59-60
• 5.2 改性硅砂对六价铬离子的吸附60-63
• 5.2.1 pH值的影响60-61
• 5.2.2 初始离子浓度的影响61
• 5.2.3 吸附时间的影响61-62
• 5.2.4 温度的影响62-63
• 5.2.5 吸附剂量的影响63
• 5.3 改性硅砂对于废水中六价铬离子的吸附63-64
• 5.4 吸附动力学分析64-65
• 5.5 吸附过程分析65-66
• 5.6 本章小结66-68
• 第六章 颜色玻璃的制备及表征68-72
• 6.1 包覆硅砂吸附的六价铬离子着色玻璃68-69
• 6.2 改性硅砂吸附的六价铬离子着色玻璃69
• 6.3 改性硅砂吸附废水中六价铬离子着色的玻璃69-70
• 6.4 本章小结70-72
• 第七章 结论72-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-82
• 附录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵梦奇;司马义·努尔拉;米红宇;;基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展[J];材料科学与工程学报;2014年02期

2 杜雪岩;路翠萍;马应霞;王茹娟;;磁性微/纳米材料处理水溶液中金属离子研究进展[J];材料导报;2013年23期

3 李冬梅;刘贝;庞治星;刘培涛;刘雄威;李绍秀;;氧化铁改性石英砂的复合挂膜与氨氮去除试验研究[J];水处理技术;2012年12期

4 聂秋月;彭元富;顾熠o

本文编号：433327