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凹凸棒石的改性及其對重金屬離子吸附的研究

來源:中國凹凸棒土網(wǎng)    03-05 11:18
本論文以凹凸棒石粘土為原料,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析,根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征,研究制備了具有重要應(yīng)用前景的改性材料——硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒石。
采用XRD、SEM、FTIR分析方法比較凹凸棒石改性前后的結(jié)構(gòu)變化,研究其改性機理。
凹凸棒石粘土主要由凹凸棒石組成,天然凹凸棒石粘土常伴有蛋白石、石英和碳酸鹽等,同時由于范德華力和氫鍵作用,凹凸棒石粘土棒晶通常以聚集體形式存在,限制了凹凸棒石粘土的性能和應(yīng)用范圍。因此,使用前通常需要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコs質(zhì)和解離棒晶聚集體。
通過酸活化處理可以部分解聚凹凸棒石粘土的棒晶束,而且可以改變凹凸棒石粘土的比表面積,去除當(dāng)中的碳酸鹽等礦物雜質(zhì)。與此同時氫離子能置換出凹凸棒石粘土中含有的鎂離子、鋁離子和鐵離子等金屬離子,提高凹凸棒石的陽離子可交換性,改善凹凸棒石粘土的脫色力和吸附性。
凹凸棒石表面具有大量的硅羥基,因此對有機物具有非常強的親和力。硅烷偶聯(lián)劑在水解時可以產(chǎn)生大量硅羥基,這些硅羥基可以和凹凸棒石表面硅羥基產(chǎn)生縮合,或者硅烷偶聯(lián)劑的硅羥基自身縮合,覆蓋于凹凸棒石表面,改性其表面形態(tài)和性質(zhì),形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),豐富了凹凸棒石的孔道,合成一類新型的功能材料,從而賦予凹凸棒石新的性能。
凹凸棒石粘土用鹽酸活化處理后再用硅烷偶聯(lián)劑改性。確定其工藝條件為:75mL濃度為4 mol/L鹽酸溶液,加入到7.500 g凹凸棒石粘土進(jìn)行酸活化,產(chǎn)品用去離子水洗滌中性后120℃烘干。以1:1比例加入硅烷偶聯(lián)劑,溫度控制在70℃,機械攪拌5h,抽濾洗滌烘干得到產(chǎn)品。
論文之后又考察了振蕩時間、pH值、腐殖酸(FA)、吸附濃度、離子強度、不同電解質(zhì)離子和溫度等因素對硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒石粘土吸附Co(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影響,實驗結(jié)果表明,吸附在幾個小時內(nèi)就能達(dá)到吸附平衡,pH值和離子強度是影響吸附的主要因素,表面絡(luò)合和離子交換是吸附的主要機理,主要表現(xiàn)在低pH值條件下為離子交換,而高pH值下為表面絡(luò)合。吸附等溫線用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等溫式模型來擬合,Langmuir模型擬合Pb(Ⅱ)的吸附等溫線效果最好。
研究結(jié)果表明硅烷偶聯(lián)劑改性后的凹凸棒石粘土可作為溶液中重金屬離子合適的吸附材料。

    關(guān)鍵詞:
    吸附材料 硅烷偶聯(lián)劑 凹凸棒石粘土 重金屬離子 吸附機理
    作者:
    池亞玲
    學(xué)位授予單位:
    青海師范大學(xué)
    授予學(xué)位:
    碩士
    學(xué)科專業(yè):
    無機化學(xué)
    導(dǎo)師姓名:
    陳元濤
    學(xué)位年度:
    2013
    語種:
    中文
    分類號:
    TQ424
    在線出版日期:
    2015年07月30日

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