新型复合材料阳离子膨润土的开发应用研究

摘要

该文以工业聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和钠基膨润土为原料,采用水溶液吸附的方法合成阳离子膨润土,考虑改性剂PDMDAAC的浓度、粘度、吸附时间、温度、pH值的影响,合成了一系列的阳离子膨润土.用多种分析方法及现代测试技术,对系列阳离子膨润土进行研究:采用水溶液吸附的方法和高温活化方法制备出各种类型的阳离子膨润土;用氯化镁沉淀法测定各种阳离子膨润土的胶质价;用次甲基蓝滴定法测定膨润土与阳离子膨润土的吸蓝量;用BET氮气吸附法测定比表面积,用激光粒度散射仪测定不同阳离子膨润土的粒度分布情况;用X—射线衍射法测定阳离子膨润土层间距的变化;采用电泳技术研究膨润土和阳离子膨润土水溶液中颗粒表面的电化学特性及影响因素,探讨阳离子膨润土的电性与应用效果之间的关系;用电镜技术观察和研究阳离子膨润土结构外貌特征,并与膨润土比较,探讨改性剂在膨润土表面吸附的机理;最后通过处理染料废水、含油废水、造纸废水等其他废水,研究膨润土对各种废水的处理效果及阳离子膨润土对废水处理的最优条件和影响因素;在以上研究的基础上,探讨阳离子膨润土在水处理过程中的作用机理及性能;根据所有研究结果,确定出优化的制备工艺和生产配方,生产出处理效果最好、性能最优的阳离子膨润土.吸附实验研究结果表明:阳离子PDMDAAC吸附到了膨润土的表面和层间,吸附属于物理吸附,在改性剂浓度到达一定值,吸附温度为60-70℃时,改性剂在膨润土上的吸附量最大,此时,制得的阳离子膨润土的性能最好;改性溶液pH值对吸附量的影响不大.对废水处理的研究表明,阳离子膨润土对染料废水中色度的去除率远远高于膨润土、活性炭和PDMDAAC,阳离子膨润土去除石油废水中的油和COD的情况也优于原土、活性炭和PDMDAAC,阳离子膨润土对有机废水中的苯酚和造纸黑夜中的COD有一定的去除率.基于上述研究结果,阳离子膨润土去除水中的污染物一方面是通过膨润土的吸附作用和电中和作用,另一方面有机阳离子的加入,改变了膨润土的结构,使有机污染物比较容易的从水相中转移到膨润土的有机相中而去除.综合以上研究结果表明:阳离子膨润土是一种新型、廉价的复合水处理材料.

目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

摘要

Abstract

第1章引言

1.1本研究的目的和意义

1.2文献综述

1.2.1国外的研究现状

1.2.2国内的研究现状

1.2.3膨润土的改性

1.2.4膨润土的活化[33]

1.2.5展望

1.3膨润土的结构性能

1.4改性膨润土的分类[36]

1.4.1活化膨润土

1.4.2有机膨润土

1.4.3交联膨润土

1.4.4有机交联膨润土

1.5本论文所要解决的主要问题及主要研究内容

1.6本研究的技术关键

1.7本课题的创新之处

第2章实验材料和方法

2.1药剂和材料

2.1.1实验药剂

2.1.2仪器和设备

2.2实验方法

2.2.1阳离子膨润土的制备方法[43]

2.2.2吸附方法[44]

2.2.3染料废水的配制

2.2.4染料废水的脱色实验[45]

2.2.5 PDMDAAC的浓度的测定[46]

2.2.6胶质价的测定方法[47]

2.2.7 Zeta电位的测定方法[48]

2.2.8水分的测定[50]

2.2.9吸蓝量测定方法[50]

2.2.10 COD的测定[16]

2.2.11油含量测定方法[52]

2.2.12苯酚的测试方法[52]

第3章PDMDAAC在膨润土上的吸附和活化技术的研究

3.1改性原理

3.2改性剂的选择

3.3 PDMDAAC有机阳离子在膨润土上的吸附研究

3.3.1PDMDAAC在膨润土上的吸附等温线

3.3.2PDMDAAC的浓度对吸附量的影响

3.3.3振荡时间对吸附量的影响

3.3.4吸附温度对吸附量的影响

3.3.5溶液pH值对吸附量的影响

3.4阳离子膨润土的活化技术的研究

第4章阳离子膨润土的性能及结构形貌研究

4.1阳离子膨润土的胶质价

4.1.2不同粘度改性剂改性的阳离子膨润土的胶质价

4.1.3不同温度改性条件下改性的阳离子膨润土的胶质价

4.2阳离子膨润土的结构形貌研究

4.2.1吸附量对阳离子膨润土结构形貌的影响

4.2.2吸附温度对阳离子膨润土结构形貌的影响

4.3阳离子膨润土的X-射线衍射研究

4.4阳离子膨润土的电动特性研究

4.4.1 PDMDAAC溶液的电动特性

4.4.2吸附量不同的阳离子膨润土的电动特性

4.4.3不同粘度PDMDAAC溶液改性阳离子膨润土的电动特性

第5章阳离子膨润土有机碳、粒度、吸蓝量和比表面积的研究

5.1有机碳的含量与分析研究

5.1.1膨润土与阳离子膨润土的有机碳含量的研究

5.1.2阳离子膨润土中有机物脱附研究

5.2阳离子膨润土粒度的测定

5.2.1不同吸附量的阳离子膨润土的粒度分布

5.2.2.不同温度下的阳离子膨润土的粒度分布影响

5.2.3.不同粘度改性剂改性的阳离子膨润土的粒度分布

5.2.4.不同pH值下制得阳离子膨润土的粒度分布

5.3膨润土及阳离子膨润土吸蓝量研究

5.3.1膨润土及不同吸附量的阳离子膨润土的吸蓝量

5.4膨润土与阳离子膨润土含水率的研究

5.4.1膨润土的水化过程[79]

5.4.2膨润土和不同吸附量的阳离子膨润土含水率研究

5.4.3不同粘度改性剂改性的阳离子膨润土含水率研究

5.4.4不同温度改性条件下改性的阳离子膨润土的含水率研究

5.5膨润土及阳离子膨润土的比表面积研究

5.5.1不同吸附量的阳离子膨润土的比表面积研究

5.5.2不同粘度改性剂改性的阳离子膨润土的比表面积

5.5.3不同温度下改性阳离子膨润土的比表面积

第6章阳离子膨润土处理废水的研究

6.1阳离子膨润土处理模拟废水的研究

6.1.1阳离子膨润土处理模拟染料废水的研究

6.1.2阳离子膨润土处理模拟含酚废水的研究

6.2阳离子膨润土处理实际废水的研究

6.2.1阳离子膨润土处理含油废水的研究

6.2.2阳离子膨润土处理实际染料废水的研究

6.2.3阳离子膨润土处理造纸废水的研究

第7章改性与吸附机理的研究

7.1固体吸附表面活性剂的机理[83]

7.2膨润土的改性机理

7.3改性膨润土去除水中污染物的机理

第8章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录