聚合羥基陽離子柱撐蒙脫石的制備及吸附性能研究.pdf

1、蒙脫土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要成分的一類層狀硅酸鹽粘土礦物。蒙脫石插層化合物是一種由聚合羥基無機(jī)陽離子、有機(jī)離子、有機(jī)小分子或者有機(jī)聚合物插入蒙脫石層間而形成的二維微孔材料。它具有大的比表面積、高的表面活性、大的孔徑、良好的吸附性能、較高的熱穩(wěn)定性等特征，在環(huán)境治理、催化及其它領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用潛力。 本論文制備了二元Fe—Zn復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石、三元Fe—Zn-Al復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石，

2、研究了它們對(duì)廢水中銅離子的吸附性能，并初步探討了蒙脫石插層化合物的再次利用的性能。 通過對(duì)蒙脫石進(jìn)行鈉化改型，并測(cè)試蒙脫石及鈉化改型蒙脫石(Na—MMT)的陽離子交換容量(CEC)、吸藍(lán)量、膠質(zhì)價(jià)、膨脹倍等物化性能，結(jié)果表明改型后的蒙脫石的物化性能均比改型前有較大的提高。 以鈉化改型蒙脫石為基質(zhì)，采用超聲波法制備二元復(fù)合鐵鋅插層蒙脫石(Fe—Zn-MMT)。在實(shí)驗(yàn)中改變制備插層劑的溫度、n(Zn2+)：n(Fe3+)

3、值、r值[r=n/(OH-)：n(Fe3+)]、n(Fe3+)：Na—MMT的值等制備出一系列的Fe—Zn-MMT。通過對(duì)Fe—Zn-MMT的層間距變化的分析，確定制備Fe—Zn-MMT的最佳工藝條件為：插層劑的制備溫度為40℃，r為2.4，老化時(shí)間為96 h，n(Zn2+)：n(Fe3+)為0.10，n(Fe3+)：Na—MMT為10mmol/g，插層溫度為80°C。在最佳工藝條件下制備得到的Fe—Zn-MMT層間距較大，F(xiàn)e—Zn-

4、MMT在400℃時(shí)焙燒3 h得到二元Fe—zn復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石。 以鈉化改型蒙脫石為基質(zhì)，采用超聲波法制備三元復(fù)合鐵鋅鋁插層蒙脫石(Fe—Zn-Al-MMT)。在制備Fe—Zn-Al-MMT的實(shí)驗(yàn)中改變插層劑制備溫度、n(Fe3+ +Zn2+)：n(Al3+)值、r值[r=n(OH-)：n(Al3+)]、n(Al3+)：Na—MMT的值等制備出一系列的Fe—Zn-Al-MMT。通過對(duì)Fe—Zn-Al-MMT 的層間距變

5、化的分析，確定制備Fe—Zn-Al-MMT的最佳工藝條件和工藝參數(shù)為：插層劑的制備溫度為40°C，老化時(shí)間為96 h，n(Fe3++Zn2+)：n(Al3+)為0.10，r值為2.6，n(Al3+)：Na—MMT為10mmol/g，插層溫度為80°C，在最佳工藝條件下制備得到的Fe—Zn-Al-MMT層間距較大，F(xiàn)e—Zn-Al-MMT在450℃時(shí)焙燒3 h得到三元Fe—Zn-Al復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石。 采

6、用XRD、FTIR、TG—DSC、SEM和TEM等檢測(cè)手段對(duì)產(chǎn)物Fe—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT進(jìn)行表征測(cè)試，結(jié)果表明，F(xiàn)e—Zn-MMT，F(xiàn)e—Zn-Al-MMT的層間距均比Na—MMT有所提高，分別達(dá)到1.54nm和1.65nm，說明復(fù)合Fe—Zn聚合陽離子、復(fù)合Fe—Zn-Al聚合陽離子和Al13聚合陽離子成功的插入到蒙脫石層間。 本論文分析討論了蒙脫石插層化合物處理廢水中銅離子的吸附能力，初步研究了蒙脫石插

7、層化合物吸附銅離子后，再次利用對(duì)廢水中銅離子進(jìn)行吸附的實(shí)驗(yàn)。吸附實(shí)驗(yàn)表明：Fe—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT對(duì)銅離子的吸附能力較高；在25℃、振蕩時(shí)間為30 min、吸附劑用量為0.5g的條件下，F(xiàn)e—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT吸附銅離子的效果最好；蒙脫石插層化合物吸附銅離子后，再次利用對(duì)廢水中銅離子進(jìn)行吸附，通過與未吸附銅離子的蒙脫石插層化合物的對(duì)比可知蒙脫石插層化合物用于吸附劑可以再次利用，有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值