結構化鎳鋁復合氧化物選擇性吸附材料的制備及性能研究.pdf

1、具有高比表面、高穩(wěn)定性、高分散性的結構化吸附材料的制備與應用逐漸成為研究的焦點。本論文采用原位生長法在泡沫鎳基底上生長LDHs納米片結構單元，經(jīng)過400℃焙燒處理，獲得結構化吸附劑NiAl-LDO/Ni-Foam。通過XRD、FTIR、SEM等方法對其結構與表面形貌進行了表征，發(fā)現(xiàn)碳酸根插層的鎳鋁LDH納米片沿(00l)晶面垂直生長于基底表面。經(jīng)過焙燒處理，片層結構保持良好，原位生長的片狀活性組分LDO與基底結合力強，可有效避免攪拌過程

2、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的曝露。整體式的構架也可以非常方便的實現(xiàn)吸附劑與殘留液的分離，有利于解吸與循環(huán)再生實驗。本論文的主要研究內容如下:
　　(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較高的S2O32-離子(298K條件下，S2O32-與SCN-的吸附率分別為80％、5.1％)，在0.05-0.6 mmol/L范圍

3、內隨著初始濃度的增大時，NiAl-LDO/Ni-Foam對S2O32-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10次循環(huán)，對S2O32-離子的吸附去除率仍能保持51.3％。通過與相應粉體的吸附性能對比發(fā)現(xiàn)，兩者對S2O32-都表現(xiàn)出一定的選擇吸附性能，結構化吸附劑具有更大的選擇性，NiAl-LDO/Ni-Foam對兩種離子的選擇比率(16∶1)遠高于粉體吸附劑NiAl-LDO對兩種離子的選擇比(4∶1)

4、。吸附率分別為80.1％(NiAl-LDO/Ni-Foam結構化吸附劑)與38.9％(NiAl-LDO粉體吸附劑)。研究表明，該結構化吸附劑可用于選擇性吸附去除廢水中的S2O32-離子。
　　(2)在含鹵素(F-、Cl-、Br-)離子的混合溶液中，NiAl-LDO/Ni-Foam對離子半徑較小的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p

5、H值等條件對選擇吸附性的影響。反應40 min即可趨于平衡，在308 K的條件下，NiAl-LDO/Ni-Foam對F-離子的最大吸附容量為16.12mg/g，吸附去除率可達80.3％。研究表明，該結構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，結構化吸附劑在吸附過程中體現(xiàn)出更優(yōu)的吸附性能。一方面是由于泡沫基底的3D網(wǎng)狀結構，有利于傳質性能的提高;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