层状双金属氢氧化物及其衍生复合氧化物制备及吸附效能的研究

摘要

本文以硝酸铝、硝酸镁、氢氧化钠、碳酸钠等为主要原料，采用共沉淀法合成了不同Mg/Al比纳米级镁铝层状双氢氧化物(LDH)，并高温焙烧制得其衍生复合氧化物(LDO)。用透射电镜、X-射线衍射图谱、红外图谱、热重-差热扫描量热分析、BET表面积、Zeta电位滴定等手段对LDH和LDO的形态、结构形貌、热稳定性、材料表面性质进行了表征。研究了LDO在不同的投加量、溶液pH值、氟离子浓度等条件下对水溶液中氟离子的吸附去除效果，并对实验中的影响因素和机理进行了分析探讨。研究结果表明： (1)LDH对氟离子的去除率效果并不理想，在焙烧温度小于500℃以下的范围内，焙烧产物LDO的除氟能力随着焙烧温度的升高而增大，温度继续提高，吸附能力降低，其中Mg/Al摩尔比为3∶1的LDH3在500℃焙烧四小时获得的LDO3去除效果最佳。LDO3颗粒带永久性正电荷，其等电点为pH=11.8。 (2)通过对吸附时间、pH值、LDO3投加量、溶液氟离子浓度等因素对吸附影响的研究发现，LDO3在三小时后吸附基本达到饱和，对氟离子的去除率，随着投加量的增大而增大，随着氟离子的起始浓度增大而减少，在氟离子浓度10mg/L溶液中，投加量1g/L时，在pH4～11范围内，吸附效果差别不大，保持在90％以上，pH继续升高，去除率下降。 (3)LDO对氟离子的去除可能通过结构恢复和表面吸附两种过程，LDO对氟离子的去除效率同其比表面积不成正比，说明主要为结构恢复起主导作用。 (4)实验发现不同LDO3投加量下的分配系数Kd不同表明表面吸附位为非均质。 (5)吸附动力学研究表明CLDH3-500吸附氟离子遵守Lagergren一级速率模型。 (6)吸附热力学研究表明CLDH3-500吸附氟离子吸附等温线与Langmuir吸附等温模型吻合。 (7)LDO吸附氟离子后，只能部分恢复LDH的层状结构，并且随着温度的升高，层状结构恢复程度降低。1gCLDH3-500去除氟离子的实际最大量约占理论上CLDH3-500完全恢复所能去除氟离子量的58.1％。

目录

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摘要

第一章文献综述

第二章实验材料和方法

第三章LDH和LDO表征实验结果与讨论

第四章吸附实验结果与分析

第五章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文