凹凸棒石/碳復合材料的水熱制備及其對有機污染物的吸附性能研究
來源：中國凹凸棒土網 03-05 11:55
本文采用生物質糖類和聚丙烯腈(PAN)為碳源，對凹凸棒石進行水熱改性，得到凹凸棒石/碳復合材料，研究該材料的制備工藝，并將其應用于亞甲基藍染料廢水和苯酚有機廢水的吸附處理上，對其吸附性能進行評價。主要內容如下:
(1)以凹凸棒石為原料，分別以木糖，果糖，蔗糖和纖維素為碳源，采用水熱法制備改性凹凸棒石。研究表明，木糖為碳源時，產物為微米碳球與凹凸棒石共存，凹凸棒石表面并未負載納米碳;果糖和蔗糖為碳源時，材料為微米碳球與凹凸棒石/碳納米復合材料共存;纖維素為碳源時，可獲得形貌單一的凹凸棒石/碳納米復合材料?？梢姴煌荚丛诎纪拱羰砻娴奶蓟闆r不同。
(2)采用不同改性劑對PAN進行改性處理，并將改性后的PAN水熱碳化。研究表明，KMnO4改性劑對PAN粉末改性效果最好。改性PAN粉末水熱反應后，形成形貌不規(guī)則的物質，產量很低。采用六水合硫酸亞鐵銨為催化劑，對改性PAN粉末進行水熱碳化，可能形成顆粒狀的碳，尺寸在納米級范圍，其產量有所增加，說明六水合硫酸亞鐵銨對改性PAN粉末的碳化起到催化作用。
(3)本研究以凹凸棒石和纖維素為原料，在六水合硫酸亞鐵銨催化下，水熱制備凹凸棒石/C復合材料，并對低濃度的亞甲基藍和苯酚進行吸附性能研究。研究表明，在吸附條件為298K，4h，200r/min，固液比1∶2500，pH值為6.8時，復合材料對亞甲基藍的吸附去除率達到97％，相對于凹凸棒石原土的有所提高，且對亞甲基藍的吸附動力學符合準二級動力學方程，速率常數隨著溶液初始濃度的提高而下降。另外，復合材料對亞甲基藍的吸附屬于Langmuir型。而在吸附條件為298K，12h，200r/min，固液比1∶50，pH值為6.8時，復合材料對苯酚的吸附去除率達到46％，相對于凹凸棒石原土的18％，提高了2倍多，復合材料對苯酚的吸附屬于Freundlich型。比較不同改性凹凸棒石對有機污染物苯酚和亞甲基藍的吸附影響規(guī)律，研究表明:纖維素為碳源制備的形貌單一的凹凸棒石/碳納米復合材料對苯酚吸附脫除性能最好，以木糖為碳源制備的微米碳和凹凸棒石共存的材料對亞甲基藍的吸附脫除性能最好。相比未改性凹凸棒石原礦，改性后的凹凸棒石對苯酚和亞甲基藍的吸附脫除性能均有提高。
關鍵詞：
凹凸棒石 生物質 聚丙烯腈 水熱碳化 吸附性能 碳復合材料
作者：
徐艷青
學位授予單位：
合肥工業(yè)大學
授予學位：
碩士
學科專業(yè)：
化學工藝
導師姓名：
吳雪平
學位年度：
2013
語種：
中文
分類號：
TB332 X703
在線出版日期：
2013年10月30日
(1)以凹凸棒石為原料，分別以木糖，果糖，蔗糖和纖維素為碳源，采用水熱法制備改性凹凸棒石。研究表明，木糖為碳源時，產物為微米碳球與凹凸棒石共存，凹凸棒石表面并未負載納米碳;果糖和蔗糖為碳源時，材料為微米碳球與凹凸棒石/碳納米復合材料共存;纖維素為碳源時，可獲得形貌單一的凹凸棒石/碳納米復合材料?？梢姴煌荚丛诎纪拱羰砻娴奶蓟闆r不同。
(2)采用不同改性劑對PAN進行改性處理，并將改性后的PAN水熱碳化。研究表明，KMnO4改性劑對PAN粉末改性效果最好。改性PAN粉末水熱反應后，形成形貌不規(guī)則的物質，產量很低。采用六水合硫酸亞鐵銨為催化劑，對改性PAN粉末進行水熱碳化，可能形成顆粒狀的碳，尺寸在納米級范圍，其產量有所增加，說明六水合硫酸亞鐵銨對改性PAN粉末的碳化起到催化作用。
(3)本研究以凹凸棒石和纖維素為原料，在六水合硫酸亞鐵銨催化下，水熱制備凹凸棒石/C復合材料，并對低濃度的亞甲基藍和苯酚進行吸附性能研究。研究表明，在吸附條件為298K，4h，200r/min，固液比1∶2500，pH值為6.8時，復合材料對亞甲基藍的吸附去除率達到97％，相對于凹凸棒石原土的有所提高，且對亞甲基藍的吸附動力學符合準二級動力學方程，速率常數隨著溶液初始濃度的提高而下降。另外，復合材料對亞甲基藍的吸附屬于Langmuir型。而在吸附條件為298K，12h，200r/min，固液比1∶50，pH值為6.8時，復合材料對苯酚的吸附去除率達到46％，相對于凹凸棒石原土的18％，提高了2倍多，復合材料對苯酚的吸附屬于Freundlich型。比較不同改性凹凸棒石對有機污染物苯酚和亞甲基藍的吸附影響規(guī)律，研究表明:纖維素為碳源制備的形貌單一的凹凸棒石/碳納米復合材料對苯酚吸附脫除性能最好，以木糖為碳源制備的微米碳和凹凸棒石共存的材料對亞甲基藍的吸附脫除性能最好。相比未改性凹凸棒石原礦，改性后的凹凸棒石對苯酚和亞甲基藍的吸附脫除性能均有提高。
關鍵詞：
凹凸棒石 生物質 聚丙烯腈 水熱碳化 吸附性能 碳復合材料
作者：
徐艷青
學位授予單位：
合肥工業(yè)大學
授予學位：
碩士
學科專業(yè)：
化學工藝
導師姓名：
吳雪平
學位年度：
2013
語種：
中文
分類號：
TB332 X703
在線出版日期：
2013年10月30日
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