本文關(guān)鍵詞：高嶺石納米管的制備、微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其對亞甲基藍的吸附性能研究　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：我國擁有豐富的高嶺土資源,但目前其多用于陶瓷、造紙、涂料等行業(yè),產(chǎn)品附加值較低,因此,開發(fā)具有功能特性、高附加值的高嶺土產(chǎn)品,拓展高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域,成為科學(xué)工作者面臨的一個迫切問題。另一方面,我國工業(yè)廢水有機物污染現(xiàn)象嚴重,急需尋找高效、經(jīng)濟的廢水處理技術(shù)。在此背景下,本文開展了相關(guān)的研究工作。首先,以天然高嶺石為原料、通過化學(xué)插層-超聲-微波協(xié)同剝片技術(shù)制備片狀高嶺石及其插層復(fù)合體,然后通過溶劑熱反應(yīng)制備出高嶺石/甲醇插層復(fù)合體,再以其為前驅(qū)體、通過溶劑熱反應(yīng)來制備出高嶺石納米管(KNTs)。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀、綜合熱分析系統(tǒng)、比表面積及孔徑分析儀等儀器設(shè)備,研究了高嶺石的插層、剝片過程,甲醇接枝反應(yīng)時間、溶劑熱時間、表面活性劑種類等對KNTs顯微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,以及KNTs的熱穩(wěn)定性。以亞甲基藍(MB)溶液為模擬廢水,研究KNTs對MB的吸附行為、吸附動力學(xué)過程等,并對KNTs的再生循環(huán)使用性能進行了評價。研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)插層協(xié)同超聲、微波處理可實現(xiàn)高嶺石的剝片,所得剝片高嶺石與原料高嶺石的形貌、直徑相差不大,但片層厚度顯著變薄。隨著超聲處理時間的延長,剝片高嶺石的比表面積呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,90 min時效果最佳;微波處理5 min時剝片高嶺石的比表面積最大;協(xié)同采用化學(xué)插層、超聲處理90 min和微波處理5 min,可使剝片高嶺石的比表面積達到15.32 m2/g,與原料高嶺石相比提高7.24 m2/g。隨著甲醇接枝高嶺石反應(yīng)時間的延長,所制KNTs的比表面積和孔容逐漸增大,平均孔徑逐漸減小。溶劑熱反應(yīng)時間對KNTs的顯微結(jié)構(gòu)有重要影響,隨著溶劑反應(yīng)時間的延長,KNTs的比表面積和孔容逐漸增大,平均孔徑逐漸減小。溶劑熱反應(yīng)24 h后,KNTs的比表面積達到了57.41 m2/g,孔容為0.263 cm3/g,平均孔徑為18.34 nm,且此時納米管的結(jié)構(gòu)相對完整,形貌和均勻性較好。表面活性劑的碳鏈長短和陰離子種類對KNTs的顯微結(jié)構(gòu)有一定影響,當碳鏈長度相同時,表面活性劑選用陰離子為Cl-1所制KNTs比選用Br-1的比表面積和孔容要大;而當陰離子相同時,選用碳鏈長度較長的表面活性劑OTAC所制KNTs比用表面活性劑CTAC的比表面積和孔容略大。煅燒溫度對KNTs的顯微結(jié)構(gòu)有較大影響。KNTs內(nèi)的CTAC分子于400°C左右發(fā)生分解、脫除,結(jié)構(gòu)羥基于500°C脫除并轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石,但仍保持著較完整的管狀結(jié)構(gòu)。KNTs的比表面積和孔容隨煅燒溫度升高而逐步增大,500°C時達到最大,此后隨溫度升高逐步減小;平均孔徑的變化規(guī)律與此相反。KNTs在500°C煅燒后,比表面積、孔容、平均孔徑分別為91.74 m2/g、0.320 cm3/g、13.95 nm。KNTs對MB分子的吸附速率較快,25min后即達吸附平衡;對MB分子的去除率隨溶液pH值和KNTs吸附劑投入量的增加而增加,隨MB溶液初始濃度的升高而減小,而吸附溫度的影響不明顯。該吸附過程契合準二級動力學(xué)模型;且吸附等溫線模型契合Langmuir吸附等溫線模型。KNTs具有良好的再生和循環(huán)再生使用性能,400°C煅燒2 h可實現(xiàn)其吸附性能的恢復(fù);循環(huán)吸附-脫附5次后,其對MB的去除率仍高達80.73%。
[Abstract]:In this paper , we have studied the influence of kaolinite in the fields of ceramic , paper , paint and so on . The specific surface area and pore volume of KNTs increased with the increase of the reaction time of the solvent . The specific surface area and pore volume of KNTs increased with the increase of the initial concentration of the solvent .

【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O647.3

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本文編號：1379691