活性氧化铝多孔介质制备及其吸附性能的研究

发布时间：2017-06-30 19:17

  本文关键词：活性氧化铝多孔介质制备及其吸附性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代化工生产过程中,往往会产生各种含有铝元素的副产物,其利用价值低并且在生产过程中产量巨大,如果不充分利用,不仅是对环境的极大污染,也是有限资源的极大浪费,因而可以通过各种手段将其转化为附加值高、应用范围广阔的活性氧化铝产品。同时,经济的飞跃发展带来了严重的环境问题,水资源匮乏也成为人类面临的最迫切的问题,废水的处理与净化也迫在眉睫。氧化铝作为现代工业发展进程中的重要化工材料,广泛地被用于化工、石化、天然气和化肥等工业中作吸附剂、干燥剂及催化剂和催化剂载体。因此充分利用工业废料的铝盐,来生产高附加值的活性氧化铝,并用于工业废水的净化,既是对有效资源的充分利用,也是对减排、维持生态环境的极大帮助。本论文以工业废料中无机铝盐—四氯铝酸钠为原料,先通过乙醇水溶液水洗得到六水合三氯化铝,再通过添加氨水用拟薄水铝石法得到α-水铝石,放入油氨柱内老化,最后采用锻烧工艺制备得到了一种球形多孔活性氧化铝的吸附材料,然后以甲基橙模拟废水验证所制备的活性氧化铝对工业污水的处理能力。在利用四氯铝酸钠制备活性氧化铝的过程中研究了反应温度、反应液pH值、反应物浓度、是否加入PEG(聚乙二醇)和加入PEG的时间、是否加入EDTA(乙二胺四乙酸)和不同EDTA的添加量、焙烧温度这几个因素对制备多孔氧化铝的影响。探索不同实验条件对制备活性氧化铝的影响,得到该方法制备活性氧化铝的最佳实验条件为:反应温度60℃,反应液pH=7,反应物(三水合氯化铝)浓度51.3 mg/mL,加入PEG能使大孔分布增多。通过XRD、SEM及氮等温吸附脱附等方法表征所制备得到的梯级孔氧化铝,分析其孔分布情况,孔径大小,比表面积等物性特征。结果表明:由该四氯铝酸钠制备得到的活性氧化铝(不通过改性的情况下)比表面积为173m2/g,孔容能达到1.34cm3/g,大孔分布(大于100nm)50%以上。通过PEG改性能够得到更大的比表面积等优良特性:加入PEG会略增加活性氧化铝颗粒的比表面积和孔容,100nm以下的孔径比例增加一定程度,同时会减少100nm以上的大孔的分布状态。经过EDTA(乙二胺四乙酸)改性的活性氧化铝的比表面积明显增大,其中用6mol%EDTA改性的活性氧化铝的比表面积最高,为320m2/g。利用所制备的梯级孔氧化铝材料对甲基橙的吸附量为指标,将最佳条件下(反应温度60℃,反应液pH=7,三水合氯化铝浓度51.3 mg/mL)制备的活性氧化铝与颗粒活性炭对甲基橙的吸附效果进行对比后得到以下结果:1)随着吸附时间的延长,活性氧化铝和活性炭对甲基橙的吸附量均有所增加;2)初溶液从初始浓度300mg/L增加到2500mg/L,平衡吸附量从40mg/L左右提高到260mg/L左右,增加幅度逐渐减小;溶液浓度继续增加,当达到3000mg/L时,平衡吸附量仅有微量增加;3)活性氧化铝对甲基橙的吸附随着吸附时间的增加而逐渐增加;吸附速率随时间的延长逐渐降低,经过170h后逐渐接近平衡状态;4)活性氧化铝在pH为3-11的范围内对甲基橙的吸附量均比较高,说明通过四氯铝酸钠制备得到的活性氧化铝对溶液的pH适应范围较广;5)随着温度的升高(从30℃到50℃),吸附量逐渐增加(从100mg/g增加到180mg/g)。因此,由该实验方法制备得到的活性氧化铝对甲基橙模拟废水的吸附处理能力较强,适合作为吸附剂在工业中得到应用。
【关键词】：活性氧化铝 梯级孔材料 吸附 环保 废水处理
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ133.1;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 引言13-15
• 1.1 活性氧化铝简介13
• 1.2 课题的提出及意义13-14
• 1.3 课题研究内容14-15
• 第2章 文献综述15-26
• 2.1 各种不同吸附剂的比较15-17
• 2.1.1 活性炭15-16
• 2.1.2 活性氧化铝16
• 2.1.3 硅胶16-17
• 2.1.4 沸石分子筛17
• 2.2 对工业吸附剂的要求17-18
• 2.3 活性氧化铝的应用18
• 2.4 活性氧化铝的制备方法18-22
• 2.4.1 快脱粉法制备活性氧化铝19
• 2.4.1.1 快脱粉的制备19
• 2.4.1.2 快脱粉转动成型制氧化铝球19
• 2.4.2 拟薄水铝石制备活性氧化铝19-22
• 2.4.2.1 以铝盐为原料20
• 2.4.2.2 以偏铝酸钠为原料20-22
• 2.5 影响活性氧化铝吸附性能的主要因素22
• 2.6 活性氧化铝的改性22-24
• 2.6.1 沉淀条件的影响22-23
• 2.6.2 水热处理法改进孔结构23
• 2.6.3 添加剂对活性氧化铝性能的影响23-24
• 2.7 活性氧化铝的再生24
• 2.8 活性氧化铝吸附剂水处理所涉及的吸附过程的影响因素24-25
• 2.9 利用无机铝盐制备活性氧化铝的现状及展望25-26
• 第3章 活性氧化铝的制备及表征26-40
• 3.1 主要实验试剂和设备26-28
• 3.1.1 主要实验试剂26-27
• 3.1.2 主要实验设备27-28
• 3.2 实验过程28-29
• 3.2.1 活性氧化铝的制备方法28
• 3.2.2 活性氧化铝的表征方法28-29
• 3.3 影响活性氧化铝孔结构的因素29-35
• 3.3.1 反应温度对活性氧化铝结构的影响29
• 3.3.2 反应液p H对 γ-Al2O3结构性能的影响29-30
• 3.3.3 反应物浓度对活性氧化铝结构性能的影响30-31
• 3.3.4 加入PEG对 γ-Al2O3结构性能的影响31-32
• 3.3.5 加入EDTA（乙二胺四乙酸）对 γ-Al2O3性能的影响32-35
• 3.4 由四氯铝酸钠制备的活性氧化铝的表征分析35-39
• 3.4.1 利用氮气等温吸附曲线对孔结构分析35-36
• 3.4.2 扫描电镜SEM分析孔结构36-38
• 3.4.3 利用XRD谱图分析孔结构排列情况38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 活性氧化铝吸附性能的研究40-57
• 4.1 主要实验试剂和设备40-42
• 4.1.1 主要实验试剂40-41
• 4.1.2 主要实验设备41-42
• 4.2 活性氧化铝吸附性能的研究方法42-44
• 4.2.1 与颗粒活性炭比较42
• 4.2.2 不同因素对吸附量的影响研究42-44
• 4.3 活性氧化铝吸与颗粒状活性炭吸附比较44-46
• 4.4 活性氧化铝吸附甲基橙影响条件的研究46-52
• 4.4.1 溶液初始浓度对氧化铝吸附量的影响46-48
• 4.4.2 吸附时间对氧化铝吸附量的影响48-50
• 4.4.3 溶液初始p H对氧化铝吸附性能的影响50-51
• 4.4.4 溶液初始温度对活性氧化铝吸附性能的影响51-52
• 4.5 活性氧化铝的再生52-56
• 4.5.1 再生温度对再生后氧化铝吸附性能的影响52-54
• 4.5.2 再生次数对再生后吸附效率的影响54-55
• 4.5.3 再生前与再生后的SEM图55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 结论与建议57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 建议58-59
• 参考文献59-67
• 攻读硕士期间已发表论文67-68
• 致谢68

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