硅镁吸附材料的制备与性能研究

摘要

本文在实验室前期工作基础上,以硅酸钠和氯化镁为原料,经过溶胶-凝胶法和水热法,控制合成条件,制备出11种新型的硅镁胶。采用差热分析(DTG-DTA)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、比表面及孔结构分析等现代仪器分析手段对硅镁胶材料进行了结构表征和性质测定。探讨硅镁胶对水溶液中的亚甲基蓝和弱酸性红的吸附性能。考察吸附时间、吸附剂投加量、溶液的初始pH值、温度、初始浓度等因素对吸附性能的影响,计算该新型吸附剂的吸附等温线和动力学方程。
　　溶胶-凝胶法和水热法制备的硅镁胶都是白色的无定形态颗粒,分散性和化学稳定性较好,表面含有丰富的硅羟基活性基团,氮气吸附脱附曲线都有明显的滞后环,易发生毛细凝结现象;溶胶-凝胶法制备的硅镁胶的比表面积介于120.22~330.39 m2·g-1之间,水热法制备的硅镁胶的比表面积可达560.40 m2·g-1,在温度为110℃和水热12 h的条件下制备出的硅镁胶具有最大的比表面积,焙烧温度对样品的比表面积和孔结构的影响很大。
　　利用溶胶-凝胶法制备的8种硅镁胶对亚甲基蓝和弱酸性红的吸附实验,结果发现镁硅比为1:5的硅镁胶对亚甲基蓝吸附效果最好,吸附量为80 mg·g-1;镁硅比为3:1的硅镁胶对弱酸性红的吸附效果最好,吸附量为200 mg·g-1。Langmuir吸附模型能够很好描述硅镁胶对两种染料的吸附,伪二级动力学方程能够很好地描述两种染料的吸附行为,吸附平衡在很短的时间内完成。
　　经高温焙烧,将海泡石、凹凸棒石和商品硅酸镁进行了改性处理。通过研究海泡石、凹凸棒石和商品硅酸镁对系列有机酸的吸附过程,确定硅酸镁材料对有机酸的吸附脱除效果。通过测定海泡石、凹凸棒石和商品硅酸镁对系列有机酸的吸附性能发现,等温线为S型、C型、H型和L型。经过计算,Freundlich吸附等温模型能够较好的描述系列有机酸在凹凸棒石、海泡石和硅酸镁上的的吸附过程,硅酸镁系列材料对有机酸有较好的吸附处理效果。
　　在此基础上,研究了11种新型硅镁胶和3种商品硅酸镁等全部硅镁吸附材料对生物柴油中有机酸的吸附性能,考察了吸附时间、吸附剂投加量等条件对吸附性能的影响。发现水热法制备的9:1的硅镁胶有最好的吸附效果,最佳吸附条件是:焙烧温度为450℃,焙烧时间为4 h,吸附时间为6 h,吸附剂投加质量为0.50 g·L-1,吸附温度为25℃,硅镁胶的最大吸附量可达980 mg·g-1,等温吸附过程更符合Freundlich吸附等温式。
　　通过上述实验发现,硅镁胶作为一种新型的硅镁吸附材料,对于染料废水有较好的处理效果,对于有机酸的吸附处理,生物柴油的精制过程同样具有较为理想的处理结果,是一种可以广泛应用的优良、高效、经济的新产品。

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0前言

1 文献综述

1.1镁资源

1.3硅酸镁的制备

1.4生物柴油

1.5硅酸镁的应用

1.6废水中染料的处理

1.7 论文研究目的、选题意义和研究内容

2 实验方法

2.1实验材料与药品

2.2实验仪器及设备

2.3 制备原理和方法

2.4 吸附实验

2.5 分析方法

3硅镁胶的制备及表征

3.1溶胶-凝胶法

3.2水热法

3.3表征方法

3.4结果讨论

4 硅镁胶对亚甲基蓝和弱酸性红的吸附性能研究

4.1染料的性质

4.2对亚甲基蓝吸附结果与讨论

4.3对弱酸性红吸附结果与讨论

4.4小结

5硅酸镁材料对有机酸吸附性能研究

5.1有机酸的性质

5.2结果和讨论

5.3小结

6硅镁胶对生物柴油中游离脂肪酸的吸附性能研究

6.1引言

6.2实验部分

6.3结果与讨论

6.4小结

7结论

参考文献

致谢

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