本文關(guān)鍵詞：類水滑石材料的制備及其對(duì)鉻離子的吸附性能研究

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【摘要】：水滑石(LDHs)是一種典型的陰離子型層狀化合物,具有合成工藝簡(jiǎn)單、吸附重金屬離子效果好和可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。本論文以Zn(NO3)2·6H2O為鋅源和Al(NO3)3·9H2O為鋁源采用共沉淀法合成了Zn/Al-LDHs(包括Zn2Al-LDHs和Zn_3Al-LDHs)。分別以Al(NO3)3·9H2O、煤氣化爐渣及霍州褐煤煤灰為鋁源,Mg(NO3)2·6H2O為鎂源采用共沉淀法合成了三類不同鋁源的Mg/Al-LDHs(包括Mg2Al-LDHs、Q-Mg2Al-LDHs和H-Mg2Al-LDHs)。利用X-射線粉末衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、比表面積測(cè)定儀(BET)和熱重分析儀(TGA)對(duì)Zn/Al-LDHs和Mg/Al-LDHs及其焙燒態(tài)類水滑石(LDOs)的晶型結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析表征。XRD分析表明,合成的LDHs均具有003、006、009、110和113等水滑石的特征衍射峰,Zn_3Al-LDHs的特征衍射峰強(qiáng)度和光滑平穩(wěn)性要高于Zn2Al-LDHs。對(duì)于不同鋁源合成的Mg/Al-LDHs衍射峰強(qiáng)度:Mg2Al-LDHsH-Mg2Al-LDHsQ-Mg2Al-LDHs。從SEM圖中可以看出,Zn_3Al-LDHs和Mg2Al-LDHs具有緊密堆疊在一起的規(guī)整片層結(jié)構(gòu),H-Mg2Al-LDHs和Q-Mg2Al-LDHs也有明顯的片層狀結(jié)構(gòu),但堆疊的相對(duì)松散,規(guī)整度相對(duì)較低。FT-IR分析表明合成的LDHs存在-OH、-C=O、和M-O-M等官能團(tuán),推測(cè)LDHs中含有OH-、CO32-、M2+和M3+等離子。TG分析表明,LDHs分別在100 oC和200-400oC失去層間水和層間陰離子(OH-、CO32-及少量的NO3-等)。BET分析表明,LDOs比表面積順序?yàn)镸g2Al-LDOsH-Mg2Al-LDOsZn_3Al-LDOsQ-Mg2Al-LDOs。Mg2Al-LDOs具有最大的比表面積為273.24 m2/g,Zn_3Al-LDOs具有最大的平均孔徑為29.1 nm,Q-Mg2Al-LDOs的平均孔徑最小為5.15 nm。以Zn_3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs為吸附劑,通過(guò)單因素輪換法考察了p H值、吸附溫度(T)、吸附時(shí)間(t)、吸附劑用量(m)和初始濃度(c0)等條件對(duì)水中Cr(VI)吸附性能的影響。LDOs吸附Cr(VI)的最優(yōu)條件為p H=2~4、T=25~35 oC、t=80 min、m=0.4~0.6 mg/m L和c0=100 mg/L。Zn_3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs的最大吸附量分別為126.9 mg/g、107.25 mg/g、95.38mg/g和85.75 mg/g。雖然Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs對(duì)水中Cr(VI)的吸附量略低于Zn_3Al-LDOs和Mg2Al-LDOs,但相比其他吸附劑具有較好的吸附效果。Cr(VI)在Zn_3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs上的吸附動(dòng)力學(xué)和等溫線均符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir吸附等溫線模型。熱力學(xué)參數(shù)表明Cr(VI)在這些LDOs上的吸附為自發(fā)、放熱和熵增加過(guò)程。利用XRD、SEM和FT-IR對(duì)吸附Cr(VI)后的LDOs進(jìn)行分析,結(jié)果表明,吸附過(guò)程中Cr(VI)能夠進(jìn)入LDHs層間,LDOs恢復(fù)了原來(lái)的層狀結(jié)構(gòu),這說(shuō)明LDHs在Cr(VI)吸附過(guò)程中存在明顯的“記憶效應(yīng)”。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TQ424

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9 樂(lè)W，

本文編號(hào)：1237434