本文關(guān)鍵詞：煤矸石合成沸石及其在印染廢水中的應(yīng)用研究

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【摘要】：煤矸石是煤炭開采過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物,其大量堆積會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題,危害人體的健康。煤矸石中的主要成分為硅和鋁的氧化物,可作為合成沸石分子篩的原料,這就為煤矸石的綜合利用提供了途徑。沸石分子篩是一種結(jié)晶硅鋁酸鹽的水合物,可作為有效的吸附劑和離子交換劑。染料廢水因其有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、色度高、可生化性差等特點(diǎn)而難以得到凈化。利用煤矸石合成沸石分子篩,可以達(dá)到固體廢棄物資源化的目的,而利用合成的沸石分子篩凈化染料廢水,則可達(dá)到以廢治廢的目的。本文以煤矸石為原料,采用堿熔-水熱合成法合成出了晶型完整的X型沸石分子篩,并探討了合成過程中各要素對合成產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明：磨細(xì)過篩后的煤矸石在350℃焙燒3h,按照5：1的液固比加入6mol/L的鹽酸,80℃酸浸9h后,與氫氧化鈉按照1：2的比例混合均勻,在馬弗爐中700℃下焙燒3h,加入6m1/g的超純水,60℃提取2h,按照液水比為2：1的比例加入水調(diào)節(jié)堿度,混合液在室溫下陳化12h,105℃下晶化18h,獲得目標(biāo)產(chǎn)物。對合成產(chǎn)物進(jìn)行SEM和XRD表征,可知合成產(chǎn)物為X型沸石分子篩,晶型完好、晶體生長完全、顆粒大小均勻。實(shí)驗(yàn)還探討了酸浸時(shí)間對合成產(chǎn)物的影響,發(fā)現(xiàn)酸浸9h,不添加外加硅鋁源的條件下,可以合成出羥基方鈉石。實(shí)驗(yàn)還探討了以煤矸石為原料,利用變溫晶化法、晶種合成法以及原位晶化法合成沸石分子篩。結(jié)果表明：變溫晶化法可以加快晶化反應(yīng)的進(jìn)行,縮短晶化反應(yīng)所需要的時(shí)間;晶種的加入可以誘導(dǎo)合成反應(yīng)向著目標(biāo)產(chǎn)物的方向進(jìn)行,抑制雜晶的出現(xiàn)；原位晶化法可以在不添加外源硅鋁的情況下合成X型沸石分子篩。以堿性品紅模擬染料廢水,考察合成沸石對堿性品紅的吸附能力。并探討了溫度、接觸時(shí)間、沸石投加量、溶液初始濃度對吸附效果的影響。結(jié)果表明：沸石吸附堿性品紅為吸熱反應(yīng),升高溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行；吸附反應(yīng)在300min時(shí)基本達(dá)到平衡；隨著沸石投加量的增大,吸附率先增大后趨于平衡,堿性品紅溶液的初始濃度增大,吸附率先增大后趨于穩(wěn)定。對吸附反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行初步探討,發(fā)現(xiàn)吸附反應(yīng)更加符合Freundlich等溫吸附模型和二級動(dòng)力學(xué)模型,吸附為多分子層的吸附,吸附反應(yīng)的速率由液膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散共同控制。最佳吸附條件下,沸石分子篩對堿性品紅的吸附率在94%左右,吸附量為23mg/g。通過對吸附飽和后的沸石分子篩進(jìn)行再生,可以實(shí)現(xiàn)沸石分子篩的重復(fù)利用,經(jīng)過兩次再生后沸石分子篩對堿性品紅的去除率達(dá)到89.91%。
【關(guān)鍵詞】：煤矸石 沸石分子篩 堿性品紅 吸附
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X791;X752
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 前言10-18
• 1.1 煤矸石概述10-12
• 1.1.1 煤矸石的組成10
• 1.1.2 煤矸石的危害10-11
• 1.1.3 煤矸石綜合利用現(xiàn)狀11-12
• 1.2 沸石分子篩概述12-15
• 1.2.1 沸石分子篩的結(jié)構(gòu)12
• 1.2.2 沸石分子篩的特性12-13
• 1.2.3 沸石分子篩的合成方法13
• 1.2.4 合成沸石研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.5 沸石分子篩的應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.3 印染廢水概述15-16
• 1.3.1 印染廢水的特點(diǎn)以及危害15
• 1.3.2 印染廢水處理方法15-16
• 1.4 課題選題的意義和研究內(nèi)容16-18
• 第2章 沸石分篩子的合成18-60
• 2.1 合成方法的確定18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)備18-19
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料18
• 2.2.2 分析儀器18-19
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)用試劑19
• 2.3 實(shí)驗(yàn)表征和性能測試19-23
• 2.3.1 X射線衍射儀分析19
• 2.3.2 環(huán)境掃描電鏡分析19-20
• 2.3.3 硅鉬藍(lán)分光光度法測定溶液中硅的含量20
• 2.3.4 鉻天青S分光光度法測定溶液中鋁的含量20-21
• 2.3.5 X-Ray熒光光譜儀分析21-22
• 2.3.6 溶出率的計(jì)算22
• 2.3.7 產(chǎn)物相對結(jié)晶度的計(jì)算22
• 2.3.8 燒失量的測定22-23
• 2.4 實(shí)驗(yàn)部分23-28
• 2.4.1 預(yù)處理實(shí)驗(yàn)23-24
• 2.4.2 堿熔-水熱法合成沸石的實(shí)驗(yàn)24-28
• 2.4.3 原位合成沸石的實(shí)驗(yàn)28
• 2.5 結(jié)果與分析28-57
• 2.5.1 預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析28-33
• 2.5.2 堿熔水熱合成實(shí)驗(yàn)33-55
• 2.5.3 原位法合成沸石55-57
• 2.6 本章小結(jié)57-60
• 第3章 NaX型沸石分子篩對堿性品紅的吸附性能60-70
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器60
• 3.2 沸石分子篩的合成60
• 3.3 試驗(yàn)與分析方法60-61
• 3.4 實(shí)驗(yàn)步驟61-62
• 3.4.1 沸石用量對沸石分子篩吸附堿性品紅能力的影響實(shí)驗(yàn)61
• 3.4.2 吸附溫度對沸石分子篩吸附堿性品紅能力的影響實(shí)驗(yàn)61
• 3.4.3 吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)61
• 3.4.4 等溫吸附實(shí)驗(yàn)61
• 3.4.5 解吸再生實(shí)驗(yàn)61-62
• 3.5 結(jié)果與分析62-68
• 3.5.1 合成沸石表征62
• 3.5.2 沸石投加量對吸附的影響62-63
• 3.5.3 溫度對吸附的影響63-64
• 3.5.4 吸附時(shí)間對沸石分子篩吸附堿性品紅能力的影響64
• 3.5.5 沸石分子篩對堿性品紅的吸附動(dòng)力學(xué)64-67
• 3.5.6 等溫吸附67-68
• 3.5.7 解吸實(shí)驗(yàn)68
• 3.6 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果82

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1 馮建立,李書珍,王磊;沸石分子篩膜的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J];上�；�;2005年05期

2 范景新,蘇罡,段林海,張曉彤,宋麗娟,孫兆林;微波在沸石分子篩研究中的應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2005年11期

3 王春蓉;;沸石分子篩的性能與應(yīng)用研究[J];化學(xué)與粘合;2010年04期

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5 須沁華,章蕙珠,董家，

本文編號(hào)：1134830