高嶺土制備白炭黑及應(yīng)用其吸附鈣、鎂離子的實(shí)驗研究.pdf

1、白炭黑是一種外表呈白色、質(zhì)輕、蓬松的非晶質(zhì)二氧化硅，具有表面多孔結(jié)構(gòu)，組成可用SiO2·nH2O來表示，其中nH2O是以表面羥基形式存在的。白炭黑常用的制備方法包括氣相法、沉淀法和硅酸鹽礦物分解法。前兩種方法的原材料通常為硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯，成本都較高，而非金屬礦則價廉易得，是一種理想的原材料。高嶺土中含有的二氧化硅經(jīng)高溫煅燒可轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)二氧化硅，因此廉價的高嶺土可以作為合成白炭黑的硅源，既降低了生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了高嶺土的資

2、源化、精細(xì)，提高了其附加價值。
　　本文以高嶺土為原料，高溫煅燒后可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，絕大多數(shù)非晶態(tài)二氧化硅與堿液反應(yīng)而進(jìn)入溶液中。實(shí)驗重點(diǎn)考察了高嶺土煅燒溫度、堿浸反應(yīng)的堿液濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對提硅效果的影響。通過單因素實(shí)驗研究確定了最佳提硅條件為：煅燒溫度：960℃，堿液濃度：20％，反應(yīng)溫度90℃；反應(yīng)時間90 min。在此工藝條件下，提硅率可達(dá)60.50%。然后以提硅液為原料沉淀法制備得到了白炭黑，考察了提硅液中二

3、氧化硅濃度、碳化溫度、反應(yīng)時間及陳化時間等對白炭黑的產(chǎn)率及DBP值的影響，得出最適反應(yīng)條件：提硅液中二氧化硅濃度為12 g/L，碳化溫度為90℃，反應(yīng)時間為90 min，陳化時間為2 h，在此條件下合成的白炭黑DBP吸油值在2.8 mL/g以上，比表面積達(dá)到127.4 m2/g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。同時采用紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡等分析手段對高嶺土及制備白炭黑的組成及形貌進(jìn)行了表征，通過場發(fā)射掃描電鏡圖可以看出白炭黑粒徑大約40～50

4、nm。
　　以合成的白炭黑為吸附劑，考察了不同條件下，白炭黑對水溶液中鈣、鎂離子去除能力的影響。白炭黑用量、接觸時間和溶液初始濃度對去除效果影響較大，同時反應(yīng)溫度、搖床轉(zhuǎn)速也對鈣鎂離子的去除有一定的影響。常溫下，當(dāng)鈣離子濃度為200 mg/L，白炭黑投加量為4 g/L時，去除率達(dá)到94.99%，當(dāng)鎂離子的濃度為100 mg/L時，白炭黑投加量為8 g/L時，去除率才達(dá)到62.32%，可見，合成的白炭黑對鈣離子的去除能力明顯高于鎂離