【摘要】：煤系高嶺土是我國重要的非金屬礦產(chǎn)資源,有很高的利用價值,它的開發(fā)利用已成為各級政府和相關企業(yè)關注的焦點。然而目前其利用率依然很低,其應用領域的進一步擴展將取決于深加工技術的創(chuàng)新以及加工成本的降低。高溫煅燒是煤系高嶺土深加工過程中不可缺少的一個關鍵步驟,雖然它能夠有效地活化煤系高嶺土,但其主要缺點是成本高。因此研究開發(fā)一種工藝簡單、成本低、操作簡便的活化方法對提高煤系高嶺土的利用率至為重要。本文首次采用直接酸浸法提取煤系高嶺土中的活性成分制備了聚合硫酸鋁絮凝劑、γ-Al_2O_3和磁性Fe_3O_4/改性煤系高嶺土納米復合材料,并研究了合成材料對污水的絮凝性能以及對有機染料的吸附性能。具體結果如下:以Qg蒙古煤系高嶺土為原料,球磨后(簡稱KA),使用濃硫酸直接酸浸KA,在不同反應條件下進行了提取Al的實驗。結果表明,當酸浸溫度為250℃,酸浸時間為1 h時,鋁溶出率達到最高值(83.8%);利用硫酸鋁不溶于無水乙醇的性質,制備了純度較高的片狀十八水硫酸鋁,并以制備的硫酸鋁為原料制備了聚合硫酸鋁和γ-Al_2O_3。用X射線衍射(XRD)、N_2吸附-脫附、熱重分析(TG)、紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等測試手段對所得樣品進行了表征。結果表明,當堿化劑為Ca(OH)_2時,制備的聚合硫酸鋁絮凝劑穩(wěn)定且絮凝效果較好,并優(yōu)于市售聚合硫酸鋁,且其濃度為10 mL/L時,濁度去除率最高,達到90%;制備的γ-Al_2O_3具有介孔結構,其比表面積為183.5 m2/g,對剛果紅(CR)、弱酸性深藍5R和直接耐酸大紅的4BS的吸附均符合準二級動力學模型、Langmuir吸附等溫模型和Freundlich吸附等溫模型,且對這三種陰離子型染料的極限吸附量依次:2014.0、400.0和2480.0 mg/g。以提鋁后的煤系高嶺土為載體,以硝酸鐵為鐵源,采用熱分解法合成了Fe_3O_4/KA-S納米復合物。用XRD、N_2吸附-脫附、FT-IR、磁性測試(VSM)和TEM等測試手段對合成的材料進行了表征。同時還研究了合成材料對次甲基藍的吸附性能。結果表明,制備的復合材料具有鐵磁性,其比表面積為26.0 m~2/g,孔容為0.23 cm3/g。吸附測試結果顯示,該納米復合材料對次甲基藍的吸附符合準二級動力學模型、Langmuir吸附等溫模型和Freundlich吸附等溫模型,其極限吸附量為30.8 mg/g。
【學位授予單位】：內蒙古師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;TQ424;TD985
【圖文】：

(a) (b) (c)圖 2.5 樣品的 SEM 照片F(xiàn)ig.2.5 SEM micrographs of sample圖 2.5 為樣品(S-AS)的照片，由此圖可以看出，所制備的硫酸鋁樣品顆粒較大，呈片狀結構。所以制備的樣品為很多片狀小顆粒緊密疊加而成。2.4.3 聚合硫酸鋁的表征及絮凝性能2.4.3.1 X 射線衍射(XRD)分析.u)

圖 2.10 模擬生活污水加入絮凝劑前后對比圖Fig.2.10 The comparison of simulation of sewage before and after adding flocculant.圖 2.9 為 O-PAS 與 S-PAS 對模擬生活污水的濁度去除率的對比圖。圖 2.10為模擬生活污水中分別加入 S-PAS 與 O-PAS 前后的照片。從圖 2.9 可以看出，模擬生活污水的濁度去除率隨著 O-PAS 加入量的增加而急劇降低。與此相反，隨著污水中 S-PAS 含量的增加，其濁度去除率也在緩慢增加，總體呈現(xiàn)較穩(wěn)定的趨勢，且在加入濃度為 10 mL/L 時，其濁度去除率基本達到 90 %。實驗結果表明，S-PAS 絮凝效果明顯優(yōu)于 O-PAS。其原因可能為自制的聚合硫酸鋁比較純凈，無其他雜質；而市售的聚合硫酸鋁中存在雜質。市售聚合硫酸鋁中雜質的存在，使生活污水中的懸浮顆粒物表面帶有正電荷，由于顆粒間排斥力的存在，使其相互碰撞變難，不易凝聚，架橋功能也被破壞，導致膠體粒子的穩(wěn)定存在[85]，從而降低其絮凝性能。2.4.4 γ-AlO

O3的(311)晶面和(400)晶面；由圖2.16 (d)得晶粒尺寸約為4.2 nm，與XRD所得平均晶粒尺寸相近。并且從圖(d)中的電子衍射圖，可以明顯看到衍射環(huán)的存在，表明樣品為多晶結構的材料。2.4.4.6 吸附性能

【參考文獻】

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