层状氢氧化镁铝焙烧产物对含硫阴离子的吸附性能研究

摘要

层状氢氧化镁铝是一种无机含镁功能材料，具有特殊的层状结构和离子交换性能，在催化、医药、水处理等领域具有广泛的应用。近年来，随着人们对层状氢氧化镁铝结构和性质研究的不断深入，其应用空间也在不断扩大。本实验室以价格低廉的工业级硫酸镁及硫酸铝、氢氧化钠、纯碱等为原料，首次使用全混喷射反应器在水热条件下制备出了成本低廉的层状氢氧化镁铝。经分析发现，制备出的产品结晶度好、纯度高、性能稳定。前期实验结果表明，该层状氢氧化镁铝材料及其焙烧产物对溶液中无机阴离子(F<'->、Cl<'->、SO<,4><'2->等)脱除效果显著。 含硫废水对生态环境造成了很大的污染，严重危害着生物体的健康繁衍，特别是废水中硫氰酸盐、硫化物等对环境的危害巨大，积极寻求行之有效的脱除方法迫在眉睫。本文以自制层状氢氧化镁铝焙烧产物对溶液中硫氰酸根离子和硫化物进行了静态吸附实验，采用小范围正交的实验方法，分别对焙烧温度、投加量、吸附时间、温度、溶液浓度以及pH值等影响元素进行了分析讨论，从而找出最优吸附脱除条件。另外，对吸附前后样品进行了红外光谱分析和x射线衍射分析，并结合实验现象分析探讨了吸附机理。 层状氢氧化镁铝500℃焙烧产物对SCN<'->的吸附性能最佳。初始浓度为25mg/L时，最经济合理的投加量为4g/L，吸附4h即可达到平衡；温度为40℃，溶液初始pH值在6～8时，CLDH-5对SCN<'->的脱除效果最佳，吸附量可达到104.17mg/g。吸附过程符合Langmuir等温方程，吸附主要是单分子层吸附。吸附热力学研究表明，吸附焓变AH为94.30 KJ/mol，△H为正值说明该吸附为吸热过程，AH大于40KJ/mol与化学反应热属于同一数量级，说明该吸附过程主要是化学吸附；吸附自由能变△G为负值，说明CLDH-5对SCN的吸附过程是自发进行的。吸附动力学研究表明，实验数据能很好地拟合准一级动力学方程，吸附过程遵从一级动力学模型。 层状氢氧化镁铝400℃焙烧产物对硫化物的吸附性能最佳。初始浓度为50mg/L时，最经济合理的投加量为2g/L，吸附2h即可达到平衡；吸附最好是在常温或高温下进行，低温不利于吸附。吸附过程符合Langmuir等温方程。吸附热力学研究表明，吸附焓变△H为正值，表明吸附为吸热过程；吸附焓变值为138.98KJ/mol(>40KJ/mol)，与化学反应热属于同一数量级，说明该吸附过程主要是化学吸附，但同时也有物理吸附过程存在的可能性；吸附自由能变ΔG为负值，说明CLDH-4对硫离子的吸附过程是自发进行的。动力学研究表明，吸附过程同样遵从一级动力学模型。层状氢氧化镁铝焙烧产物对溶液中硫氰酸根离子和硫化物的吸附性能良好，是一种吸附容量大、成本低廉、无污染的环保型吸附剂。不断加强研究，将层状氢氧化镁铝材料应用于水处理领域，对保护生态环境和维持生物体繁衍均具有重要的理论意义和实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

独创声明及学位论文版权使用授权书

0前 言

1文献综述

2层状氢氧化镁铝的制备与表征

2.1原料与仪器

2.1.1主要原料

2.1.2主要仪器

2.2层状氢氧化镁铝的制备

2.2.1层状氢氧化镁铝的制备

2.2.2层状氢氧化镁铝的焙烧

2.3层状氢氧化镁铝及其焙烧产物的表征

2.3.1 TG-DTA分析

2.3.2 X射线衍射分析

2.3.3红外光谱分析

3层状氢氧化镁铝焙烧产物对硫氰根离子的吸附性能研究

3.1实验试剂与仪器

3.1.1实验试剂与材料

3.1.2实验仪器与设备

3.1.3实验试剂的配置

3.2实验方法

3.2.1硫氰根离子的测定方法

3.2.2标准曲线的绘制

3.2.3静态吸附实验

3.3结果与讨论

3.3.1焙烧温度的选择

3.3.2投加量对吸附效果的影响

3.3.3时间对吸附效果的影响

3.3.4温度对吸附效果的影响

3.3.5 pH值对吸附效果的影响

3.3.6初始浓度对吸附效果的影响

3.3.7无机干扰离子对吸附效果的影响

3.3.8吸附等温线

3.3.9再生性能研究

3.3.10吸附动力学

3.3.11吸附热力学

3.4吸附机理探讨

4层状氢氧化镁铝焙烧产物对硫化物的吸附性能研究

4.1实验试剂与仪器

4.1.1实验试剂与材料

4.1.2实验仪器与设备

4.1.3实验试剂的配置

4.1.4硫化钠标准储备溶液的标定

4.2实验方法

4.2.1硫化物的测定方法

4.2.2标准曲线的绘制

4.2.3静态吸附实验

4.3结果与讨论

4.3.1焙烧温度的选择

4.3.2投加量对吸附效果的影响

4.3.3时间对吸附效果的影响

4.3.4温度对吸附效果的影响

4.3.5初始浓度对吸附效果的影响

4.3.6无机干扰离子对吸附效果的影响

4.3.7吸附等温线

4.3.8吸附动力学

4.3.9吸附热力学

4.4吸附机理讨论

5结论

参考文献

致 谢