聚合羥基陽離子柱撐蒙脫石的制備及吸附性能研究.pdf

1、蒙脫土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要成分的一類層狀硅酸鹽粘土礦物。蒙脫石插層化合物是一種由聚合羥基無機陽離子、有機離子、有機小分子或者有機聚合物插入蒙脫石層間而形成的二維微孔材料。它具有大的比表面積、高的表面活性、大的孔徑、良好的吸附性能、較高的熱穩(wěn)定性等特征，在環(huán)境治理、催化及其它領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用潛力。 本論文制備了二元Fe—Zn復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石、三元Fe—Zn-Al復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石，

2、研究了它們對廢水中銅離子的吸附性能，并初步探討了蒙脫石插層化合物的再次利用的性能。 通過對蒙脫石進行鈉化改型，并測試蒙脫石及鈉化改型蒙脫石(Na—MMT)的陽離子交換容量(CEC)、吸藍量、膠質(zhì)價、膨脹倍等物化性能，結(jié)果表明改型后的蒙脫石的物化性能均比改型前有較大的提高。 以鈉化改型蒙脫石為基質(zhì)，采用超聲波法制備二元復(fù)合鐵鋅插層蒙脫石(Fe—Zn-MMT)。在實驗中改變制備插層劑的溫度、n(Zn2+)：n(Fe3+)

3、值、r值[r=n/(OH-)：n(Fe3+)]、n(Fe3+)：Na—MMT的值等制備出一系列的Fe—Zn-MMT。通過對Fe—Zn-MMT的層間距變化的分析，確定制備Fe—Zn-MMT的最佳工藝條件為：插層劑的制備溫度為40℃，r為2.4，老化時間為96 h，n(Zn2+)：n(Fe3+)為0.10，n(Fe3+)：Na—MMT為10mmol/g，插層溫度為80°C。在最佳工藝條件下制備得到的Fe—Zn-MMT層間距較大，F(xiàn)e—Zn-

4、MMT在400℃時焙燒3 h得到二元Fe—zn復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石。 以鈉化改型蒙脫石為基質(zhì)，采用超聲波法制備三元復(fù)合鐵鋅鋁插層蒙脫石(Fe—Zn-Al-MMT)。在制備Fe—Zn-Al-MMT的實驗中改變插層劑制備溫度、n(Fe3+ +Zn2+)：n(Al3+)值、r值[r=n(OH-)：n(Al3+)]、n(Al3+)：Na—MMT的值等制備出一系列的Fe—Zn-Al-MMT。通過對Fe—Zn-Al-MMT 的層間距變

5、化的分析，確定制備Fe—Zn-Al-MMT的最佳工藝條件和工藝參數(shù)為：插層劑的制備溫度為40°C，老化時間為96 h，n(Fe3++Zn2+)：n(Al3+)為0.10，r值為2.6，n(Al3+)：Na—MMT為10mmol/g，插層溫度為80°C，在最佳工藝條件下制備得到的Fe—Zn-Al-MMT層間距較大，F(xiàn)e—Zn-Al-MMT在450℃時焙燒3 h得到三元Fe—Zn-Al復(fù)合金屬陽離子柱撐蒙脫石。 采

6、用XRD、FTIR、TG—DSC、SEM和TEM等檢測手段對產(chǎn)物Fe—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT進行表征測試，結(jié)果表明，F(xiàn)e—Zn-MMT，F(xiàn)e—Zn-Al-MMT的層間距均比Na—MMT有所提高，分別達到1.54nm和1.65nm，說明復(fù)合Fe—Zn聚合陽離子、復(fù)合Fe—Zn-Al聚合陽離子和Al13聚合陽離子成功的插入到蒙脫石層間。 本論文分析討論了蒙脫石插層化合物處理廢水中銅離子的吸附能力，初步研究了蒙脫石插

7、層化合物吸附銅離子后，再次利用對廢水中銅離子進行吸附的實驗。吸附實驗表明：Fe—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT對銅離子的吸附能力較高；在25℃、振蕩時間為30 min、吸附劑用量為0.5g的條件下，F(xiàn)e—Zn-MMT和Fe—Zn-Al-MMT吸附銅離子的效果最好；蒙脫石插層化合物吸附銅離子后，再次利用對廢水中銅離子進行吸附，通過與未吸附銅離子的蒙脫石插層化合物的對比可知蒙脫石插層化合物用于吸附劑可以再次利用，有較高的工業(yè)應(yīng)用價值