膨潤土(Bentonite)是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要成分的一類層狀硅酸鹽粘土礦物。蒙脫石經簡單金屬離子、有機季胺鹽、羥基金屬等柱撐后，其層間距、比表面積、吸附性能、表面酸性和耐熱性能等性質得到改善，在環(huán)境治理、催化及其它領域中的應用得到了廣泛關注。本論文針對羥基金屬柱撐蒙脫石在環(huán)境治理等方面研究和報道較少的問題，著重研究了具有較大層間距的OH-Fe-(m=1.0)和OH-Fe-Al-(m=1.0，F(xiàn)e／(Fe+Al)=0.5)等柱撐蒙脫石的合成，并研究了它們在有機染料廢水處理中的應用。 天然膨潤土中蒙脫石的純度并不高，蒙脫石含量一般只在50％-80％之間，甚至更低，而在蒙脫石的柱撐和深加工時，要求蒙脫石的含量達到90％以上，因此蒙脫石的提純顯得尤為重要。在蒙脫石的提純、鈉化的研究中，通過比較不同的提純、鈉化方法，選擇了最佳處理條件：(1)膨潤土提純的條件為：加入分散劑進行提純；分散劑的濃度為0.15％；溶液的pH值為7.0。(2)蒙脫石的鈉化條件為：NaCl濃度為1.Omol／dm~3，pH值為5.0-6.0。本實驗還測試了膨潤土的膠質價、膨脹倍數、吸藍量等物理性質，并對提純、鈉化蒙脫石進行了XRD、F-XRD分析。數據表明：提純后的蒙脫石純度從40％左右提高到90％以上，Na-蒙脫石的層間距從原來的15.28(?)降低到12.73(?)。 在蒙脫石的柱撐研究中，最常見的是有機離子和簡單金屬離子柱撐，本論文選擇羥基金屬柱撐蒙脫石為研究重點，著重研究了羥基鐵類柱撐蒙脫石。通過對前人的制備方法加以改進，合成了OH-Fe-柱撐蒙脫石(m=1.0)和OH-Fe-Al-柱撐蒙脫石(m=1.0，F(xiàn)e／(Fe+Al)=0.5)。這2種產物表征結果表明：2者的層間距分別達到81.77(?)和77.52(?)，具有如此大層間距的此類柱撐蒙脫石還未見報道；Fe_2O_3的百分含量劇烈增加，是Na-蒙脫石的12-13倍；IR譜圖顯示出一個新的吸收峰，表明NO_3~-參與了柱撐劑的形成，并隨柱撐劑插入到了蒙脫石的層間；OH-Fe-柱撐蒙脫石(m=1.0)的比表面積顯著增大，達到201.0m~2／g，為Na-蒙脫石的7-8倍；OH-Fe-柱撐蒙脫石(m=1.0)的孔結構與Na-蒙脫石、OH-Al-蒙脫石等不同。為了進行比較，本論文也合成了Fe-、Al-、Na-有機、Fe-有機、 AI一有機、OH－AI斥 OH－AI有機等常見的柱撐蒙脫石，同樣進行了一系列的分析 測試和表征。 雖然有機柱撐蒙脫石在染料廢水處理中的應用比較多，但羥基金屬柱撐蒙脫 石在染料廢水處理中的應用很少有報道。本論文測試了前面合成的幾種柱撐蒙脫 石產物，特另是 OH－Fe－（m一 l．0）、OH－Fe－AI一柱撐蒙脫石（m一1．0，F(xiàn)e／（Fe十AI）＝0．5）， 在去除有機染料弱酸性深藍 GR和直接綠 B中的應用。吸附實驗表明：（）OH－Fe （m一1．0）、OH－Fe－AI一柱撐蒙脫石（m一1刀，F(xiàn)e／（F十AI）＝0．5）對有機染料的去除 率很高，超過 Na－100％有機蒙脫石；（）羥基金屬柱撐蒙脫石對有機染料的去除 率受溶液酸、堿性影響非常大，如：pHd對時，OHIe－AI柱撐蒙脫石（m叫刀， Fe八Fe＋AI）＝0．引對染料弱酸性深藍 GR的去除率達到 100％，而 pH叫．0時，降 到了 20％。（）探討了弱酸性深藍 GR在這些柱撐蒙脫石的吸附機理。實驗表明 OH－Fe－（m－l＊）和 OH－Fe－AI（m－l＊，F(xiàn)e／（F＋Al）－0．＊ 柱撐蒙脫石，具有非 常好的吸附性能，能取代有機蒙脫石用于有機染料或其它污染物的廢水處理。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：X703.5
【部分圖文】：

e扯istophe;Fogzer;Lee:zhang;劉優(yōu);袁慰順;曾清華)等一00多個部門，素有“萬能”粘土之稱。蒙脫石屬于2二1型層伏結構(如圖1一1所示)，每個單位晶胞由兩片頂角朝里的Si一。四面體中夾一片A1一0或Mg一O八面體形成一個結構層。圖1一1膨場閏土的結構(出自NanoearInc.)Figl一1Thestruetureofmontmorillonite(aecordingtoNanocarIne蒙脫石結構中層與層之間沒有共用的氧或輕基，因而層與層之間的結合力很弱。由于組成蒙脫石的陽離子可以發(fā)生類質同象置換的現(xiàn)象，如四面體中的514+和A卜。八面體中的A13+可被其它低價態(tài)的陽離子取代(Mg2+、Na+、K+、Li+、

百百百.....月月...111盯一翻黔~一一一一圖3一1Fig3一1ComPosition天然膨潤土及Na一蒙脫石的化學成分比較ComParisonChartofrawbentoniteandNa一montmorillonite

圖4一2幾種柱撐蒙脫石的化學成分比較Fig4一2ComPositioneomParisonehaltof4Pillaredmontmorillonites從圖4一2可以更清楚地看出:當Na基蒙脫石與Fe3+、A13+等簡單金屬離子交換后，得到的Fe一蒙脫石中FeZO:百分含量從2.27%提高到9.53%，增加4倍。得到的AI一蒙脫石中A12O:百分含量從13，85%提高到16.61%，也有所增加;而OH一Al一柱撐蒙脫石中A12O3百分含量增加到了17.92%。NaZO的百分含量從2.79%分別降低到0.59%和0.64%，僅為原來的1/4一1/5。因為在蒙脫石層間各種可交換陽離子中，如:c擴+、K+、Na+、M擴+、A13+等，Na+最易被交換
【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 郭茂峰;于少明;楊杰茹;李沖;;銅鐵復合層柱粘土的制備及其在含酚廢水處理中的應用[J];工業(yè)催化;2007年07期

相關博士學位論文 前2條

1 楊魁;冰晶模板組裝蒙脫石多孔材料及傳熱傳質規(guī)律研究[D];重慶大學;2012年

2 姚敏;膨潤土/表面活性劑一體化工藝吸附去除染化廢水中的持久性有機污染物[D];浙江大學;2012年

相關碩士學位論文 前5條

1 毛小西;硅基柱撐蒙脫石的制備及其表征[D];中南大學;2011年

2 馬建新;由鈣基膨潤土制備Ti-PILC及其吸附和光催化性能[D];山西大學;2006年

3 劉新宇;羥基鐵及羥基鐵鋁柱撐膨潤土在廢水處理中的應用研究[D];西安建筑科技大學;2007年

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本文編號：2889671