凹凸棒石基硅藻土和紫砂基竹炭孔芯濾材制備與性能研究
來(lái)源：中國(guó)凹凸棒土網(wǎng) 10-26 22:15
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)嶄新的高度，同時(shí)環(huán)境問(wèn)題卻日益嚴(yán)峻起來(lái)。因此越來(lái)越多研究者開始致力于功能型“環(huán)境材料”研究。天然礦物納米材料，如硅藻土礦物、凹凸棒石礦物等，由于具備獨(dú)特納米孔道結(jié)構(gòu)以及自然界中儲(chǔ)量極其豐富等特點(diǎn)，成為制備功能性“環(huán)境材料”熱門源材料。本論文基于紫砂粘土和凹凸棒石粘土這種獨(dú)特孔道結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的可塑性和較寬燒結(jié)溫度范圍等性質(zhì)上，被選作高溫粘結(jié)材料；同時(shí)竹炭材料和硅藻土由于發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)被選作骨架材料；最后，將骨架材料與粘結(jié)劑在一定溫度和氣氛中燒結(jié)得到復(fù)合多孔濾材，并用SEM、XRD、TG/DTA和BET等現(xiàn)代分析技術(shù)進(jìn)行表征。
水熱-煅燒法是硅藻土提純的一類高效改性方法。稀HCl濃度、煅燒溫度、水熱時(shí)間和水熱溫度四個(gè)因素對(duì)純化具有較大影響。影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果主次順序分別是煅燒溫度、稀HCl濃度、水熱時(shí)間和水熱溫度。純化后樣品可以觀察到豐富孔結(jié)構(gòu)。由X射線熒光光譜分析純化后樣品，發(fā)現(xiàn)純化后的SiO2含量顯著提高。
第四章是采用純化后的硅藻土與凹凸棒石原料制備出凹凸棒石/硅藻土介孔復(fù)合濾料（ADMM），測(cè)定樣品的抗折強(qiáng)度達(dá)到2.08 Mpa，顯氣孔率達(dá)到較大27.38％，屬于多孔材料氣孔率范圍之內(nèi)；通過(guò)XRD分析得出：無(wú)定型石英在700℃開始緩慢晶化生成低溫石英，然后在850℃完全轉(zhuǎn)化成低溫方石英；凹凸棒石在850℃完全破壞并發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，生成含鐵頑火輝石；在1200℃后，少量方石英轉(zhuǎn)變成α-鱗石英。從SEM得到：樣品中硅藻土的微孔未被堵塞，保持較好的孔道結(jié)構(gòu)。由BET分析得出：孔徑分布在2-30 nm，并且大量集中在30 nm以下，比表面積達(dá)到110.162 m2/g，由此可得制備出的樣品是一類較好濾材。
制備出凹凸棒石/硅藻土介孔復(fù)合材料進(jìn)行亞甲基藍(lán)（MB）吸附實(shí)驗(yàn)，并系統(tǒng)探索四個(gè)因素吸附質(zhì)摻入量、pH、溫度和初始濃度以及時(shí)間對(duì)吸附的影響。實(shí)驗(yàn)表明：ADMM對(duì)MB具有非常好的吸附能力，四類因素均對(duì)吸附具有非常大的影響。另外，分析亞甲基藍(lán)離子在復(fù)合材料中的等溫吸附模型，以及吸附動(dòng)力學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)得出：相較于Freundlich模型，Langmuir等溫吸附模型能更好地描述MB離子在ADMM上的等溫吸附過(guò)程。從準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)模型和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型模擬結(jié)果中得出：準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型更好地體現(xiàn)ADMM對(duì)MB吸附速率問(wèn)題。
第五章是采用紫砂粘土燒結(jié)竹炭，制備出竹炭紫砂孔芯濾材。其中紫砂粘土在高溫下，將孔道豐富的竹炭材料粘結(jié)成多孔致密的復(fù)合材料。在1040℃下，微晶竹炭粉體與紫砂粘土摻入比為3:7時(shí)，試樣具有最好的機(jī)械性能和吸附性能。從SEM觀察到：高溫下紫砂粘土能較好地覆蓋在竹炭表面并在兩者界面形成空隙結(jié)構(gòu)。由BET得出孔徑分布在1-4 um左右，平均粒徑為1.2 um，比表面積達(dá)到101.25 m2/g，由此得出制備出的樣品是一類較好濾材。
關(guān)鍵詞：
凹凸棒石基硅藻土 納米孔道結(jié)構(gòu) 紫砂基竹炭孔芯濾材 吸附性能 制備工藝
作者：
劉斌
學(xué)位授予單位：
江西理工大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
材料學(xué)
導(dǎo)師姓名：
王平
學(xué)位年度：
2015
語(yǔ)種：
中文
分類號(hào)：
TB383 TB303
在線出版日期：
2015年12月28日（萬(wàn)方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
水熱-煅燒法是硅藻土提純的一類高效改性方法。稀HCl濃度、煅燒溫度、水熱時(shí)間和水熱溫度四個(gè)因素對(duì)純化具有較大影響。影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果主次順序分別是煅燒溫度、稀HCl濃度、水熱時(shí)間和水熱溫度。純化后樣品可以觀察到豐富孔結(jié)構(gòu)。由X射線熒光光譜分析純化后樣品，發(fā)現(xiàn)純化后的SiO2含量顯著提高。
第四章是采用純化后的硅藻土與凹凸棒石原料制備出凹凸棒石/硅藻土介孔復(fù)合濾料（ADMM），測(cè)定樣品的抗折強(qiáng)度達(dá)到2.08 Mpa，顯氣孔率達(dá)到較大27.38％，屬于多孔材料氣孔率范圍之內(nèi)；通過(guò)XRD分析得出：無(wú)定型石英在700℃開始緩慢晶化生成低溫石英，然后在850℃完全轉(zhuǎn)化成低溫方石英；凹凸棒石在850℃完全破壞并發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，生成含鐵頑火輝石；在1200℃后，少量方石英轉(zhuǎn)變成α-鱗石英。從SEM得到：樣品中硅藻土的微孔未被堵塞，保持較好的孔道結(jié)構(gòu)。由BET分析得出：孔徑分布在2-30 nm，并且大量集中在30 nm以下，比表面積達(dá)到110.162 m2/g，由此可得制備出的樣品是一類較好濾材。
制備出凹凸棒石/硅藻土介孔復(fù)合材料進(jìn)行亞甲基藍(lán)（MB）吸附實(shí)驗(yàn)，并系統(tǒng)探索四個(gè)因素吸附質(zhì)摻入量、pH、溫度和初始濃度以及時(shí)間對(duì)吸附的影響。實(shí)驗(yàn)表明：ADMM對(duì)MB具有非常好的吸附能力，四類因素均對(duì)吸附具有非常大的影響。另外，分析亞甲基藍(lán)離子在復(fù)合材料中的等溫吸附模型，以及吸附動(dòng)力學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)得出：相較于Freundlich模型，Langmuir等溫吸附模型能更好地描述MB離子在ADMM上的等溫吸附過(guò)程。從準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)模型和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型模擬結(jié)果中得出：準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型更好地體現(xiàn)ADMM對(duì)MB吸附速率問(wèn)題。
第五章是采用紫砂粘土燒結(jié)竹炭，制備出竹炭紫砂孔芯濾材。其中紫砂粘土在高溫下，將孔道豐富的竹炭材料粘結(jié)成多孔致密的復(fù)合材料。在1040℃下，微晶竹炭粉體與紫砂粘土摻入比為3:7時(shí)，試樣具有最好的機(jī)械性能和吸附性能。從SEM觀察到：高溫下紫砂粘土能較好地覆蓋在竹炭表面并在兩者界面形成空隙結(jié)構(gòu)。由BET得出孔徑分布在1-4 um左右，平均粒徑為1.2 um，比表面積達(dá)到101.25 m2/g，由此得出制備出的樣品是一類較好濾材。
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凹凸棒石基硅藻土 納米孔道結(jié)構(gòu) 紫砂基竹炭孔芯濾材 吸附性能 制備工藝
作者：
劉斌
學(xué)位授予單位：
江西理工大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
材料學(xué)
導(dǎo)師姓名：
王平
學(xué)位年度：
2015
語(yǔ)種：
中文
分類號(hào)：
TB383 TB303
在線出版日期：
2015年12月28日（萬(wàn)方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
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