片状钛酸镁钾的制备及其处理溶液中铜离子的研究

摘要

无机层状化合物及其层间改性产物被广泛的应用于催化剂、离子导体、离子交换器、电极材料等领域中。其中，层状纤铁矿钛酸盐因为独特的层状结构表现出优异的离子交换性能，在环境保护领域中具有巨大的应用潜力。
　　本论文针对这一应用领域，用熔盐法成功合成了具有片状形貌的钛酸镁钾，并首次对其合成条件和生长机理进行了研究阐述。同时，首次考察报道了片状钛酸镁钾在废水中处理重金属离子的应用，得出以下结论:
　　1、在不同的Ti/K摩尔比下，煅烧产物的成分和形貌均不同。Ti含量较低时，煅烧产物的成分和形貌比较复杂;随着Ti含量的增加，煅烧产物主要为片状的K0.8Mg0.4Ti1.6O4，并且晶体衍射强度随着Ti含量的增加而增强。当Ti/K比为2.05时，获得的K0.8Mg0.4Ti1.6O4纯度最高，尺寸最均匀。
　　2、煅烧温度对最终产物的成分并没有显著的影响，煅烧产物均为片状的K0.8Mg0.4Ti1.6O4。但是产物的形貌尺寸随着温度的提升而增大。
　　3、在不同保温时间下，煅烧产物主相均为K0.8Mg0.4Ti1.6O4，同时杂质K2Ti4O9含量随着保温时间延长而减少，产物的形貌尺寸随着保温时间的延长而增大。当保温时间为2h时，可以获得形貌均匀的片状K0.8Mg0.4Ti1.6O4。
　　4、熔盐的含量对煅烧产物成分和形貌有较大影响。熔盐含量较少时，原料因为得不到充分反应而有剩余。当熔盐含量过多时，扩散距离的增加，阻碍了粉体的生长，因此产物杂质过多且尺寸较大。当熔盐含量为20％时，可获得成分较纯且形貌良好的片状K0.8Mg0.4Ti1.6O4粉体。
　　5、本实验研究了初始浓度、反应时间和pH值对片状钛酸镁钾处理铜离子效果的影响。结果表明，钛酸镁钾对于铜离子吸收的最大饱和吸附量为290.696 mg/g，吸附率高达99％，与目前商用的离子吸附剂相比具有很大的优势。研究对于开发吸附效率高、吸附容量大、成本低、工艺简便的新型环保功能材料具有重要的实际意义。