铝硅酸盐纳米颗粒的制备、表征以及表面酸碱性质和吸附行为的研究

摘要

本文用硅粉和铝粉分别作为硅源和铝源，在不同碱金属离子存在的碱性条件下，通过简单易行的方法，在85℃低温下合成出了不同碱金属离子的铝硅酸盐。通过粉末X射线衍射、透射电镜、N2吸附脱附分析等测试方法的表征表明碱金属离子对铝硅酸盐的合成和抗烧结能力有重要的影响。对煅烧前样品，锂铝硅酸盐的比表面积最大，最高可达146.08m2/g；而钠铝硅酸盐的比表面积最小，最低只有10.11m2/g；钾铝硅酸盐的比表面积介于两者之间。从抗烧结能力上看，钾铝硅酸盐的抗烧结能力最强，到达900℃左右时才发生相变，而锂铝硅酸盐最弱，在400℃以下就开始发生相变。 本文还讨论了铝硅酸盐作为地聚合物在碱激活水泥方面的应用。当碱的用量不足或反应时间不足时，就会生成一种非晶态的物质——地聚合物。对地聚合物的生成和应用进行了简单讨论。 通过对本文合成的不同碱金属离子的铝硅酸盐样品表面酸碱滴定发现，人工合成的铝硅酸盐与天然的粘土矿物一样，都具有表面酸碱平衡常数。锂铝硅酸盐和钠铝硅酸盐的表面酸碱滴定曲线都表现为两种形式，而钾离子的几种铝硅酸盐的缓冲能力则成规律性的变化。通过FITEQL程序对滴定数据进行计算，确定了样品表面酸碱平衡常数如下：对于LiAS：≡LiASOH=≡LiASO—+H+ LogK=-10.30±0.01；对于NaAS：≡NaASOH+H+=≡NaASOH2+ LogK=5.41±0.01 ≡NaASOH=≡NaASO—+H+ LogK=-8.24±0.01对于KAS：≡KASOH+H+=≡KASOH2+ LogK=6.42±0.02 ≡KASOH=≡KASO—+H+ LogK=-10.68±0.02 本文研究了Pb2+、Cu2+、Cd2+在钠铝硅酸盐表面上的吸附，讨论了铝硅酸盐用量、溶液pH值等因素对于吸附效果的影响。达到最好吸附效果时，三种离子吸附环境的pH分别为6、5.5和6.5。 以亚甲基蓝(MB)为吸附质，通过静态吸附实验研究了铝硅酸盐矿物吸附行为。实验结果表明，pH、吸附时间、吸附剂用量是影响MB吸附行为的主要参数。pH在8左右铝硅酸盐矿物对亚甲基蓝吸附效果最佳。亚甲基蓝在铝硅酸盐矿物表面吸附行为可用Langmuir吸附等温方程描述。实验结果说明铝硅酸盐矿物是一种有效吸附剂，可以去除有机废水中的亚甲基蓝。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1铝硅酸盐的性质及研究进展

1.1.1铝硅酸盐的结构及性能

1.1.2铝硅酸盐的合成方法

1.2间层矿物

1.3地聚合物

1.4铝硅酸盐表面络合行为

1.4.1表面络合

1.4.2重金属离子污染及治理

1.5本文研究的目的及主要内容

1.5.1本文研究的目的

1.5.2本文研究的主要内容

1.6本文的创新之处

2铝硅酸盐的制备与表征

2.1试剂与仪器

2.2样品制备

2.2.1实验步骤

2.2.2样品的表征

2.3结果与讨论

2.3.1粉末X射线衍射分析

2.3.2 N2吸附脱附曲线分析

2.3.3透射电镜分析

2.4碱金属离子的作用和影响

2.5本章小结

3地聚合物的合成及其表征

3.1地聚合物的合成

3.1.1实验方法

3.1.2结果讨论

3.1.3结论

4铝硅酸盐的表面酸碱性质及吸附行为

4.1铝硅酸盐的表面酸碱性质研究

4.1.1试剂、仪器与计算机软件

4.1.2锂铝硅酸盐的表面滴定及平衡常数计算

4.1.3钠铝硅酸盐的表面滴定及平衡常数计算

4.1.4钾铝硅酸盐的表面滴定及平衡常数计算

4.1.5结论

4.2铝硅酸盐对重金离子吸附行为研究

4.2.1实验方法

4.2.1结果与讨论

4.2.3结论

4.3铝硅酸盐对亚甲基蓝(MB)吸附行为

4.3.1实验部分

4.3.2结果与讨论

4.3.3结论

结论

参考文献

致谢

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