偏高嶺土基地聚合物吸附及固化銅離子的研究.pdf

1、地聚合物是一種具有牢籠結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽無機(jī)聚合物，在材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域均得到重視。由于地聚合物具有多孔結(jié)構(gòu)和良好的機(jī)械性能，本研究將地聚合物作為重金屬吸附劑，并對吸附的重金屬在聚合物表面進(jìn)行固化。偏高嶺土是高嶺土高溫失水后的產(chǎn)物，富含硅鋁酸鹽，由其制得的地聚合物結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，以此為原料制備地聚合物。偏高嶺土與硅酸鈉、氫氧化鈉和偏鋁酸鈉三種激活劑進(jìn)行水熱反應(yīng)生成地聚合物，以Cu2+為重金屬代表，對激活劑濃度、激活劑配比、激活時間、激活溫度和固液

2、比進(jìn)行優(yōu)化，制備出性能優(yōu)秀的地聚合物；進(jìn)一步研究了優(yōu)化后地聚合物的吸附過程的影響因素，包括投加量、pH、共存離子、吸附等溫線、吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)，并借助現(xiàn)代分析手段，對偏高嶺土以及吸附前后的地聚合物樣品進(jìn)行了比對；最后以吸附Cu2+后的地聚合物作為基礎(chǔ)，研究了地聚合物吸附劑本身對Cu2+的固化效果。得到的主要結(jié)論如下：
　　(1)以偏高嶺土為原料，使用水熱反應(yīng)制備地聚合物。其中激活劑Na2SiO3、NaOH、NaAlO2的最佳

3、激活濃度分別是0.5mol/L，0.8mol/L和0.8mol/L；最佳激活劑配比是n(Na2SiO3):n(NaAlO2):n(NaOH)為6:4:6；最佳激活時間是120min；最佳激活溫度是160℃；最佳激活固液比是1g（偏高嶺土）:20mL（激活劑）；地聚合物對Cu2+的吸附量最高是97.67mg/g。Na2SiO3、NaOH、NaAlO2三種激活劑中，NaOH和NaAlO2對Cu2+的吸附量有較大影響，Na2SiO3影響則相對

4、較小。地聚合物結(jié)構(gòu)在100℃后快速形成，反應(yīng)時間需要120min以上，固液比以小于1g（偏高嶺土）:8mL（激活劑）為佳。
　　(2)地聚合物吸附Cu2+時投加量以1g/L，pH在4-5為佳；Freundlich吸附等溫線能夠很好地描述地聚合物吸附Cu2+的規(guī)律；反應(yīng)過程滿足Ho公式，是一個表觀二級動力學(xué)過程；吸附反應(yīng)ΔH0>0，ΔG0<0，可以判定吸附是一個自發(fā)的吸熱過程；偏高嶺土主要由晶體物質(zhì)組成，主要有多鋁紅柱石（Al6Si

5、2O13），硅線石（Al2SiO5）、鐵堇青石（Fe2Al4Si5O18）和硅鋁酸鈣（CaAl4Si2O11），經(jīng)過水熱反應(yīng)后生成地聚合物（Na-PS），地聚合物吸附前后晶態(tài)并無明顯變化；激活后地聚合物比表面積是偏高嶺土比表面積的三倍，且地聚合物中存在更有利于吸附的介孔(2nm-50nm)。溶液中共存的金屬離子和陰離子均能夠?qū)Φ鼐酆衔锶コ鼵u2+產(chǎn)生一定影響。
　　(3)吸附了Cu2+后的地聚合物經(jīng)過水熱反應(yīng)再次激活（即Cu2+的