本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化鎳鋁復(fù)合氧化物選擇性吸附材料的制備及性能研究

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【摘要】：具有高比表面、高穩(wěn)定性、高分散性的結(jié)構(gòu)化吸附材料的制備與應(yīng)用逐漸成為研究的焦點(diǎn)。本論文采用原位生長(zhǎng)法在泡沫鎳基底上生長(zhǎng)LDHs納米片結(jié)構(gòu)單元,經(jīng)過(guò)400℃焙燒處理,獲得結(jié)構(gòu)化吸附劑NiAl-LDO/Ni-Foam。通過(guò)XRD、FTIR、SEM等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)與表面形貌進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)碳酸根插層的鎳鋁LDH納米片沿(00l)晶面垂直生長(zhǎng)于基底表面。經(jīng)過(guò)焙燒處理,片層結(jié)構(gòu)保持良好,原位生長(zhǎng)的片狀活性組分LDO與基底結(jié)合力強(qiáng),可有效避免攪拌過(guò)程中吸附活性組分的脫落,吸附活性組分在基底表面的高度分散,大大的增加了吸附劑比表面積與活性位點(diǎn)的曝露。整體式的構(gòu)架也可以非常方便的實(shí)現(xiàn)吸附劑與殘留液的分離,有利于解吸與循環(huán)再生實(shí)驗(yàn)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)在含硫陰離子混合溶液中,NiAl-LDO/Ni-Foam可以選擇性的吸附電荷密度相對(duì)較高的S2032-離子(298 K條件下,S2032-與SCN-的吸附率分別為80%、5.1%),在0.05-0.6 mmol/L范圍內(nèi)隨著初始濃度的增大時(shí),NiAl-LDO/Ni-Foam對(duì)S2032-的最大吸附量逐漸增高,最大吸附量為209.4mg/g。且再生性能良好,經(jīng)過(guò)10次循環(huán),對(duì)S2032-離子的吸附去除率仍能保持51.3%。通過(guò)與相應(yīng)粉體的吸附性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),兩者對(duì)S2032都表現(xiàn)出一定的選擇吸附性能,結(jié)構(gòu)化吸附劑具有更大的選擇性,NiAl-LDO/Ni-Foam對(duì)兩種離子的選擇比率(16：1)遠(yuǎn)高于粉體吸附劑NiAl-LDO對(duì)兩種離子的選擇比(4：1)。吸附率分別為80.1%(NiAl-LDO/Ni-Foam結(jié)構(gòu)化吸附劑)與38.9%(NiAl-LDO粉體吸附劑)。研究表明,該結(jié)構(gòu)化吸附劑可用于選擇性吸附去除廢水中的S2032-離子。(2)在含鹵素(F-、Cl-、Br-)離子的混合溶液中,NiAl-LDO/Ni-Foam對(duì)離子半徑較小的F-離子表現(xiàn)出明顯的選擇性：298 K條件下,對(duì)三種離子的吸附去除率分別為73.6%,31%,25.1%。系統(tǒng)研究了溫度、初始濃度、溶液pH值等條件對(duì)選擇吸附性的影響。反應(yīng)40 min即可趨于平衡,在308 K的條件下,NiAl-LDO/Ni-Foam對(duì)F-離子的最大吸附容量為16.12mg/g,吸附去除率可達(dá)80.3%。研究表明,該結(jié)構(gòu)化吸附劑可用于廢水中F-的選擇性脫除。(3)相比于粉體吸附劑,結(jié)構(gòu)化吸附劑在吸附過(guò)程中體現(xiàn)出更優(yōu)的吸附性能。一方面是由于泡沫基底的3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于傳質(zhì)性能的提高；另一方面,納米尺寸活性組分在基底表面的高度分散,增大了比表面積,同時(shí)可避免粒子間的團(tuán)聚,賦予了結(jié)構(gòu)化吸附劑更優(yōu)異的吸附性能。結(jié)構(gòu)化吸附劑更易實(shí)現(xiàn)后續(xù)的固液分離,簡(jiǎn)化了操作,對(duì)于資源的循環(huán)再生利用與實(shí)際工藝操作具有十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)化吸附劑 選擇性吸附 鎳鋁水滑石 脫硫 除氟
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O647.33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 結(jié)構(gòu)化吸附材料研究概況12-18
• 1.2 結(jié)構(gòu)化層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物的制備及應(yīng)用研究18-21
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)化LDHs材料的制備方法19-20
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)化LDHs材料的應(yīng)用20-21
• 1.3 含硫廢水的危害與處理概況21-23
• 1.3.1 水中含硫陰離子的污染21
• 1.3.2 含硫廢水的處理方法21-23
• 1.4 水體中鹵素的危害與處理概況23-24
• 1.4.1 水中氟,氯,溴等離子的污染23-24
• 1.4.2 含鹵廢水的處理方法24
• 1.5 本課題選題目的和意義24-25
• 1.6 論文主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 第二章 NiAl-LDO/Ni-Foam結(jié)構(gòu)化吸附材料的制備及其對(duì)含硫陰離子的選擇性吸附研究26-46
• 2.1 前言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-31
• 2.2.1 試劑與設(shè)備26-27
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法27-28
• 2.2.3 表征方法28-29
• 2.2.4 吸附過(guò)程29-31
• 2.2.5 結(jié)構(gòu)化吸附劑與粉體吸附劑性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)31
• 2.2.6 循環(huán)再生實(shí)驗(yàn)31
• 2.3 結(jié)果與討論31-43
• 2.3.1 NiAl-LDO/Ni-Foam及其前體的結(jié)構(gòu)與形貌表征31-35
• 2.3.2 吸附條件的影響35-43
• 2.4 小結(jié)43-46
• 第三章 NiAl-LDO/Ni-Foam結(jié)構(gòu)化吸附材料對(duì)氟氯溴離子的選擇性吸附研究46-60
• 3.1 前言46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-51
• 3.2.1 原料、藥品與設(shè)備46-47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法47-48
• 3.2.3 表征方法48-49
• 3.2.4 吸附過(guò)程49-51
• 3.2.5 結(jié)構(gòu)化吸附劑與粉體吸附劑性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)51
• 3.2.6 吸附動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)研究51
• 3.3 結(jié)果與討論51-59
• 3.3.1 NiAl-LDO/Ni-Foam及其前體的結(jié)構(gòu)與形貌表征51-53
• 3.3.2 吸附條件的影響53-59
• 3.4 小結(jié)59-60
• 第四章 結(jié)論60-62
• 本論文創(chuàng)新點(diǎn)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-72
• 研究成果及發(fā)衰的學(xué)術(shù)論文72-74
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介74-75
• 附件75-76

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本文編號(hào)：725591