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新型硅镁胶的合成及其对放射性离子吸附性能研究

作　者: 李春丽
导　师: 王海增
学　校: 中国海洋大学
专　业: 应用化学
关键词: 硅镁胶吸附性能放射性离子
分类号: TQ424
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文采用氯化镁和泡花碱为原料，通过调节一系列不同的pH值，利用水热法制备了四种新型硅镁胶（MgO·SiO₂、2MgO·3SiO₂、MgO·2SiO₂、MgO·3SiO₂）。通过脱除水体中的亚甲基蓝，对四种硅镁胶进行了吸附性能的评价，25℃时，四种硅镁胶对亚甲基蓝的饱和吸附量分别为351.6、359.6、500.8和508.1mg·g^-1，高于国内外其它类型的吸附剂对亚甲基蓝的吸附量，说明本文合成的四种新型硅镁胶都具有优良的吸附性能。采用扫描电镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱仪（IR）等现代大型仪器对四种新型硅镁胶进行了表征。结果表明，红外光谱中没有出现Mg（OH）2的吸收峰，说明硅镁胶中的Mg以MgO的形式存在；在460cm^-1出现了Mg-O和Si-Mg-O的强吸收峰，证明Mg镶嵌插入Si-O四面体中；随着化学式中SiO₂含量的增多，硅镁胶中蜂窝状的孔结构逐渐增多，颗粒变得更均匀，表面变得更粗糙；同一种硅镁胶经焙烧后的表面更粗糙且蜂窝状孔结构更发达。四种硅镁胶对模拟放射性核素Co²⁺的吸附实验表明：四种硅镁胶样品均在500℃焙烧后对Co²⁺的吸附量最大；25℃～45℃范围内，四种硅镁胶对Co²⁺的饱和吸附量分别达到70～105.5mg·g^-1、131～162.4mg·g^-1、135.5～181.8mg·g^-1和93.8～121.8mg·g^-1；在25～45℃范围内，吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型。在相同的条件下，硅镁胶对Co²⁺的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Co²⁺的吸附量。吸附脱附再生四次后，四种硅镁胶对Co²⁺均具有优良的再生性能。硅镁胶MgO·2SiO₂对模拟放射性核素Ni²⁺的吸附性能，结果表明，550℃焙烧后的样品对Ni²⁺有最大的吸附量，25℃～45℃范围内，MgO·2SiO₂对Ni²⁺的饱和吸附量分别为107.5、124.1和118.2mg·g^-1；在25～45℃范围内，Ni²⁺在MgO·2SiO₂上的吸附过程均能用Langmuir吸附等温式来描述，均遵循伪二级动力学方程。在相同的条件下，硅镁胶对Ni²⁺的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Ni²⁺的吸附量。解吸再生四次后，硅镁胶对Ni²⁺仍具有良好的再生性能。硅镁胶MgO·2SiO₂对模拟放射性核素Mn²⁺的吸附实验表明，500℃焙烧后样品对Mn²⁺有最大的吸附量，25℃～55℃范围内，MgO·2SiO₂对Mn²⁺的饱和吸附量分别为69.1、95.5、86.5和124.3mg·g^-1；在25～55℃范围内，Mn²⁺在MgO·2SiO₂上的吸附过程均能用Langmuir吸附等温式来描述，均遵循伪二级动力学方程。在相同的条件下，硅镁胶对Mn²⁺的吸附量远远高于国内外其它吸附剂对Mn²⁺的吸附量。解吸再生四次后，硅镁胶对Mn²⁺仍具有良好的再生性能。上述研究表明，新型硅镁胶对模拟放射性核素(Co²⁺、Ni²⁺和Mn²⁺)均具有良好的吸附再生性能，可以用来处理放射性废水。有望达到既有效利用镁资源，又保护环境的双赢目的。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
0 前言  13-15
1 文献综述  15-30
  1.1 镁资源的开发利用  15-22
    1.1.1 固体镁资源的开发利用  15-19
    1.1.2 液体镁资源的开发利用  19-22
  1.2 硅酸镁矿物  22-26
    1.2.1 海泡石  22
    1.2.2 蛭石  22-23
    1.2.3 膨润土  23
    1.2.4 凹凸棒石  23-24
    1.2.5 合成硅酸镁  24-26
  1.3 放射性废水的研究现状及处理方法  26-28
    1.3.1 钴离子  26-27
    1.3.2 镍离子  27
    1.3.3 锰离子  27-28
  1.4 研究意义与内容  28-30
    1.4.1 研究意义  28
    1.4.2 研究内容  28-30
2 硅镁胶的制备与表征  30-41
  2.1 实验部分  30-32
    2.1.1 实验药品  30-31
    2.1.2 实验设备及仪器  31
    2.1.3 硅镁胶的制备  31
    2.1.4 硅镁胶中 MgO 和 SiO_2含量测定  31-32
    2.1.5 硅镁胶的表征  32
  2.2 实验结果与讨论  32-40
    2.2.1 硅镁胶中 MgO 和 SiO_2含量测定  32-34
    2.2.2 不同新型硅镁胶吸附性能的影响  34
    2.2.3 水热条件对合成硅镁胶的影响  34-36
    2.2.4 硅镁胶对环境 pH 值的影响  36
    2.2.5 硅镁胶的表征  36-40
  2.3 本章小结  40-41
3 硅镁胶对亚甲基蓝的吸附性能  41-53
  3.1 实验部分  41-43
    3.1.1 仪器与药品  41-42
    3.1.2 实验方法  42-43
  3.2 结果与讨论  43-52
    3.2.1 焙烧温度的确定  43-44
    3.2.2 吸附时间的影响  44
    3.2.3 吸附剂用量的影响  44-45
    3.2.4 初始 pH 值的影响  45-46
    3.2.5 初始浓度的影响  46
    3.2.6 吸附温度的影响  46-47
    3.2.7 吸附等温线  47-51
    3.2.8 再生性能  51-52
  3.3 本章小结  52-53
4 硅镁胶对模拟放射性核素 Co~(2+)的吸附性能  53-66
  4.1 实验部分  53-54
    4.1.1 化学药品与仪器  53-54
    4.1.2 实验方法  54
  4.2 结果与讨论  54-64
    4.2.1 焙烧温度的确定  54-55
    4.2.2 吸附时间的影响  55-56
    4.2.3 吸附剂用量的影响  56-57
    4.2.4 初始 pH 值的影响  57
    4.2.5 初始浓度的影响  57-58
    4.2.6 吸附温度的影响  58-59
    4.2.7 吸附等温线  59-64
    4.2.8 再生性能  64
  4.3 本章小结  64-66
5 硅镁胶对模拟放射性核素 Ni~(2+)的吸附性能  66-75
  5.1 实验部分  66-67
    5.1.1 化学药品与仪器  66
    5.1.2. 实验方法  66-67
  5.2 结果与讨论  67-74
    5.2.1 焙烧温度的确定  67-68
    5.2.2 吸附时间的影响  68
    5.2.3 吸附剂用量的影响  68-69
    5.2.4 初始 pH 值的影响  69-70
    5.2.5 初始浓度的影响  70
    5.2.6 吸附温度的影响  70-71
    5.2.7 吸附等温线  71-73
    5.2.8 吸附动力学  73
    5.2.9 再生性能  73-74
  5.3 本章小结  74-75
6 硅镁胶对模拟放射性核素 Mn~(2+)的吸附性能  75-84
  6.1 实验部分  75-76
    6.1.1 化学药品与仪器  75
    6.1.2. 实验方法  75-76
  6.2 结果与讨论  76-83
    6.2.1 焙烧温度的确定  76-77
    6.2.2 吸附时间的影响  77
    6.2.3 吸附用量的影响  77-78
    6.2.4 初始 pH 值的影响  78-79
    6.2.5 初始浓度的影响  79
    6.2.6 吸附温度的影响  79-80
    6.2.7 吸附等温线  80-82
    6.2.8 吸附动力学  82-83
    6.2.9 再生性能  83
  6.3 本章小结  83-84
7 结论  84-86
参考文献  86-93
致谢  93-94
个人简历  94
硕士期间发表的学术论文  94-95

新型硅镁胶的合成及其对放射性离子吸附性能研究

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