柱撑蒙脱石的制备、表征及其在废水处理中的应用

发布时间：2020-11-19 04:07

　　 膨润土(Bentonite)是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要成分的一类层状硅酸盐粘土矿物。蒙脱石经简单金属离子、有机季胺盐、羟基金属等柱撑后，其层间距、比表面积、吸附性能、表面酸性和耐热性能等性质得到改善，在环境治理、催化及其它领域中的应用得到了广泛关注。本论文针对羟基金属柱撑蒙脱石在环境治理等方面研究和报道较少的问题，着重研究了具有较大层间距的OH-Fe-(m=1.0)和OH-Fe-Al-(m=1.0，Fe／(Fe+Al)=0.5)等柱撑蒙脱石的合成，并研究了它们在有机染料废水处理中的应用。 天然膨润土中蒙脱石的纯度并不高，蒙脱石含量一般只在50％-80％之间，甚至更低，而在蒙脱石的柱撑和深加工时，要求蒙脱石的含量达到90％以上，因此蒙脱石的提纯显得尤为重要。在蒙脱石的提纯、钠化的研究中，通过比较不同的提纯、钠化方法，选择了最佳处理条件：(1)膨润土提纯的条件为：加入分散剂进行提纯；分散剂的浓度为0.15％；溶液的pH值为7.0。(2)蒙脱石的钠化条件为：NaCl浓度为1.Omol／dm~3，pH值为5.0-6.0。本实验还测试了膨润土的胶质价、膨胀倍数、吸蓝量等物理性质，并对提纯、钠化蒙脱石进行了XRD、F-XRD分析。数据表明：提纯后的蒙脱石纯度从40％左右提高到90％以上，Na-蒙脱石的层间距从原来的15.28(?)降低到12.73(?)。 在蒙脱石的柱撑研究中，最常见的是有机离子和简单金属离子柱撑，本论文选择羟基金属柱撑蒙脱石为研究重点，着重研究了羟基铁类柱撑蒙脱石。通过对前人的制备方法加以改进，合成了OH-Fe-柱撑蒙脱石(m=1.0)和OH-Fe-Al-柱撑蒙脱石(m=1.0，Fe／(Fe+Al)=0.5)。这2种产物表征结果表明：2者的层间距分别达到81.77(?)和77.52(?)，具有如此大层间距的此类柱撑蒙脱石还未见报道；Fe_2O_3的百分含量剧烈增加，是Na-蒙脱石的12-13倍；IR谱图显示出一个新的吸收峰，表明NO_3~-参与了柱撑剂的形成，并随柱撑剂插入到了蒙脱石的层间；OH-Fe-柱撑蒙脱石(m=1.0)的比表面积显著增大，达到201.0m~2／g，为Na-蒙脱石的7-8倍；OH-Fe-柱撑蒙脱石(m=1.0)的孔结构与Na-蒙脱石、OH-Al-蒙脱石等不同。为了进行比较，本论文也合成了Fe-、Al-、Na-有机、Fe-有机、 AI一有机、OH－AI斥 OH－AI有机等常见的柱撑蒙脱石，同样进行了一系列的分析 测试和表征。 虽然有机柱撑蒙脱石在染料废水处理中的应用比较多，但羟基金属柱撑蒙脱 石在染料废水处理中的应用很少有报道。本论文测试了前面合成的几种柱撑蒙脱 石产物，特另是 OH－Fe－（m一 l．0）、OH－Fe－AI一柱撑蒙脱石（m一1．0，Fe／（Fe十AI）＝0．5）， 在去除有机染料弱酸性深蓝 GR和直接绿 B中的应用。吸附实验表明：（）OH－Fe （m一1．0）、OH－Fe－AI一柱撑蒙脱石（m一1刀，Fe／（F十AI）＝0．5）对有机染料的去除 率很高，超过 Na－100％有机蒙脱石；（）羟基金属柱撑蒙脱石对有机染料的去除 率受溶液酸、碱性影响非常大，如：pHd对时，OHIe－AI柱撑蒙脱石（m叫刀， Fe八Fe＋AI）＝0．引对染料弱酸性深蓝 GR的去除率达到 100％，而 pH叫．0时，降 到了 20％。（）探讨了弱酸性深蓝 GR在这些柱撑蒙脱石的吸附机理。实验表明 OH－Fe－（m－l＊）和 OH－Fe－AI（m－l＊，Fe／（F＋Al）－0．＊ 柱撑蒙脱石，具有非 常好的吸附性能，能取代有机蒙脱石用于有机染料或其它污染物的废水处理。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2003
【中图分类】：X703.5
【部分图文】：

e扯istophe;Fogzer;Lee:zhang;刘优;袁慰顺;曾清华)等一00多个部门，素有“万能”粘土之称。蒙脱石属于2二1型层伏结构(如图1一1所示)，每个单位晶胞由两片顶角朝里的Si一。四面体中夹一片A1一0或Mg一O八面体形成一个结构层。图1一1膨场闰土的结构(出自NanoearInc.)Figl一1Thestruetureofmontmorillonite(aecordingtoNanocarIne蒙脱石结构中层与层之间没有共用的氧或轻基，因而层与层之间的结合力很弱。由于组成蒙脱石的阳离子可以发生类质同象置换的现象，如四面体中的514+和A卜。八面体中的A13+可被其它低价态的阳离子取代(Mg2+、Na+、K+、Li+、

百百百.....月月...111盯一翻黔~一一一一图3一1Fig3一1ComPosition天然膨润土及Na一蒙脱石的化学成分比较ComParisonChartofrawbentoniteandNa一montmorillonite

图4一2几种柱撑蒙脱石的化学成分比较Fig4一2ComPositioneomParisonehaltof4Pillaredmontmorillonites从图4一2可以更清楚地看出:当Na基蒙脱石与Fe3+、A13+等简单金属离子交换后，得到的Fe一蒙脱石中FeZO:百分含量从2.27%提高到9.53%，增加4倍。得到的AI一蒙脱石中A12O:百分含量从13，85%提高到16.61%，也有所增加;而OH一Al一柱撑蒙脱石中A12O3百分含量增加到了17.92%。NaZO的百分含量从2.79%分别降低到0.59%和0.64%，仅为原来的1/4一1/5。因为在蒙脱石层间各种可交换阳离子中，如:c扩+、K+、Na+、M扩+、A13+等，Na+最易被交换
【引证文献】

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本文编号：2889671