硅镁胶的合成与吸附性能

论文摘要

采用水热法,以Na2SiO3·9H2O和MgCl2·6H2O为原料合成了一系列新型硅镁胶,考察了原料Mg/Si摩尔比、原料混合方式、焙烧温度、水热温度和时间、造孔剂等合成条件对其吸附性能的影响。并利用比表面积及孔结构分析仪（BET）、扫描电镜（SEM）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）等仪器分析方法对产物进行表征。研究了硅镁胶对两种染料（碱性品绿和碱性嫩黄O）和Ca2+的吸附性能,考察了溶液初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始pH值和离子强度等因素对吸附性能的影响。通过仪器表征和对碱性品绿吸附实验可知,硅镁胶水热合成的影响条件中原料Mg/Si摩尔比和焙烧温度是影响硅镁胶吸附性能的主要因素,原料混合方式、水热温度和时间是次要因素,造孔剂的添加对硅镁胶的改性作用不明显。通过对硅镁胶中MgO和SiO2含量测定可知,不同原料Mg/Si摩尔比对水热合成的硅镁胶的组成影响不大,硅镁胶中的镁源和硅源可能形成1:1的结构单元层。合成的硅镁胶多为微孔或中孔的层状硅镁化合物,镁离子溶出率低,对水溶液有碱化作用。用硅镁胶对水溶液中的碱性品绿进行吸附脱除,原料Mg/Si摩尔比为1:1,焙烧700℃的硅镁胶（1:1 C-Mg-Si gel-700）表现出最佳吸附性能。在2555℃条件下,吸附符合Langmuir线性等温方程式;吸附过程符合伪二级动力学方程,最大平衡吸附量为598.95mg·g-1。溶液初始浓度为300mg·L-1,吸附剂投加量为0.5g·L-1,吸附时间为200min,温度为45℃是硅镁胶对碱性品绿的最佳吸附条件。吸附为快速吸附过程,主要受溶液中浓度梯度影响。初始pH值在311时,碱性品绿脱除率基本保持不变,在高pH值范围内,碱性品绿的脱除为硅镁胶的吸附性能和碱性品绿与NaOH反应的协同效应。用硅镁胶对水溶液中的碱性嫩黄O进行吸附脱除,原料Mg/Si摩尔比为1:1,不焙烧的硅镁胶（1:1 Mg-Si gel）表现出最佳吸附性能。在2555℃条件下,吸附符合Langmuir线性等温方程式;吸附过程符合伪二级动力学方程,最大平衡平衡吸附量为149.25mg·g-1。溶液初始浓度为300mg·L-1,吸附剂投加量为2.0g·L-1,吸附时间为200min,温度为55℃是硅镁胶对碱性嫩黄O的最佳吸附条件。吸附为快速吸附过程,主要受溶液中浓度梯度影响。初始pH值在311时,碱性嫩黄O脱除率基本保持不变。用硅镁胶对水溶液中的Ca2+进行吸附脱除,水热180℃,Mg/Si摩尔比为1:4且不焙烧的硅镁胶(180-1:4 Mg-Si gel)表现出最佳吸附性能。在2555℃条件下,吸附符合Langmuir线性等温方程式;吸附过程符合伪二级动力学方程,最大平衡吸附量为50.00mg·g-1。溶液初始浓度为50mg·L-1,吸附剂投加量为1.5g·L-1,吸附时间为150min,温度为55℃是硅镁胶对Ca2+的最佳吸附条件。吸附为快速吸附过程,主要吸附剂表面带电性的影响。初始pH值在211时,Ca2+的脱除率随初始pH值增加呈阶梯状上升趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 镁系物的开发和利用现状
• 1.1.1 我国镁资源的状况及特点
• 1.1.2 镁资源的开发利用
• 1.2 含镁复合材料的开发应用
• 1.2.1 氧化镁基复合材料
• 1.2.2 氢氧化镁基复合材料
• 1.2.3 镁水泥
• 1.3 硅酸镁的合成与应用
• 1.3.1 硅酸镁的分类
• 1.3.2 硅酸镁的合成方法
• 1.3.3 硅酸镁的应用
• 1.4 染料废水的处理方法及研究现状
• 1.4.1 染料分类
• 1.4.2 染料废水的研究现状
• 1.5 金属离子处理方法及研究现状
• 1.6 本论文的研究思路和研究内容
• 2 硅镁胶的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器与药品
• 2.2.2 硅镁胶的合成
• 2 含量测定'>2.2.3 硅镁胶中MgO 和Si0₂含量测定
• 2.2.4 硅镁胶的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2 含量测定'>2.3.1 硅镁胶中MgO 和Si0₂含量测定
• 2.3.2 硅镁胶的表征
• 2.3.3 硅镁胶水热合成的影响因素
• 2.3.4 硅镁胶中镁离子在水中的溶出浓度
• 2.3.5 硅镁胶对溶液pH值的影响
• 2.4 本章小结
• 3 硅镁胶对碱性品绿的吸附性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器与药品
• 3.2.2 硅镁胶吸附实验
• 3.2.3 实验影响因素分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 染料初始浓度的影响
• 3.3.2 吸附剂投加量的影响
• 3.3.3 吸附时间的影响
• 3.3.4 溶液初始pH 值的影响
• 3.3.5 氯化钠离子强度的影响
• 3.4 吸附热力学和动力学
• 3.4.1 吸附热力学和动力学理论
• 3.4.2 吸附热力学和动力学分析
• 3.5 吸附剂的再生性能
• 3.6 本章小结
• 4 硅镁胶对碱性嫩黄 O 的吸附性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器与药品
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 硅镁胶水热合成的影响因素
• 4.3.2 染料初始浓度的影响
• 4.3.3 吸附剂投加量的影响
• 4.3.4 吸附时间的影响
• 4.3.5 溶液初始pH 的影响
• 4.3.6 氯化钠离子强度的影响
• 4.4 吸附热力学和动力学
• 4.4.1 吸附热力学分析
• 4.4.2 吸附动力学分析
• 4.5 吸附剂的再生性能
• 4.6 本章小结
• 2+的吸附性能'>5 硅镁胶对 Ca²⁺的吸附性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器与药品
• 2+的测定方法'>5.2.2 Ca²⁺的测定方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 硅镁胶水热合成的影响因素
• 2+初始浓度的影响'>5.3.2 Ca²⁺初始浓度的影响
• 5.3.3 吸附剂投加量的影响
• 5.3.4 吸附时间的影响
• 5.3.5 溶液初始pH 的影响
• 5.3.6 氯化钠离子强度的影响
• 5.4 吸附热力学和动力学分析
• 5.4.1 吸附热力学分析
• 5.4.2 吸附动力学分析
• 5.5 吸附剂的再生性能
• 5.5.1 再生方式的选择
• 5.5.2 再生次数的影响
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间发表的学术论文