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蒙脱石酸溶动力学以及酸溶对蒙脱石结构的影响研究

作　者: 钟山
导　师: 孙世群
学　校: 合肥工业大学
专　业: 环境科学
关键词: 蒙脱石酸溶动力学结构变化比表面积孔径分布
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

蒙脱石是一种片层状铝硅酸盐矿物,早在19世纪就已被发现,但是至今该矿物在酸溶动力学方面以及酸溶对蒙脱石结构的研究仍较少。本文从蒙脱石分离提纯入手,对反应各项条件对蒙脱石中阳离子溶出的影响情况做了分析,并进一步做了酸溶动力学的研究,同时还对酸溶对蒙脱石结构的影响做了研究,深化了对蒙脱石与酸作用的认识。本次研究主要以蒙脱石中含量最高的Al₂O₃为代表研究其酸溶动力学符合界面反应模型,结论是蒙脱石结构中Al₂O₃的盐酸溶出过程适用平板—内扩散控制模型,其浸出率x对反应时间t的关系可表示为（1-X）²=-kt;其表观活化能约为24.3kJ·mol^-1。酸溶产物的比表面积先增加到144m²/g后减少,整个酸溶过程中几乎没有大孔产生;H⁺置换蒙脱石晶层间阳离子和八面体中的一部分Al³⁺,使微孔表面积增大,而酸化程度过高则使晶体骨架崩塌,微孔大幅减少;中孔是蒙脱石片层堆积形成,酸溶使其形貌从狭缝型孔向楔型孔转变,蒙脱石片层状形貌的断裂解离,增加了中孔表面积。

全文目录

前言  13-15
第一章蒙脱石概述  15-26
  1.1 蒙脱石主要性质  15-20
    1.1.1 成因  15
    1.1.2 分布状况  15
    1.1.3 化学组成与化学结构  15-17
    1.1.4 晶体结构  17-18
    1.1.5 阳离子交换性能  18
    1.1.6 物理化学性能  18-19
    1.1.7 差热分析  19-20
  1.2 蒙脱石黏土的应用  20-22
    1.2.1 蒙脱石的主要用途  20
    1.2.2 国内开发与应用现状  20-21
    1.2.3 国外开发与应用现状  21-22
  1.3 蒙脱石提纯与活化简述  22-24
    1.3.1 蒙脱石提纯  22
    1.3.1 蒙脱石粘土活化加工的目的及意义  22
    1.3.2 蒙脱石粘土活化加工的方法  22-23
    1.3.3 蒙脱石酸溶  23-24
  1.4 蒙脱石研究中存在的问题  24
  1.5 研究的内容和研究意义  24-26
第二章实验  26-40
  2.1 实验主要原料、试剂和药品  26-27
  2.2 实验主要仪器和设备  27-28
  2.3 主要试剂的配制  28-29
    2.3.1 CTMAB溶液(0.7285％)的配制  28
    2.3.2 CAS溶液(0.1％)的配制  28
    2.3.3 标准溶液的配制  28
    2.3.4 缓冲溶液pH=6.2 (NH_4AC-HAC)的配制  28
    2.3.5 混合显色剂的配制  28-29
    2.3.6 六次甲基四胺((CH_2)_6N_4)溶液(10％)的配制  29
    2.3.7 不同浓度盐酸的配制  29
    2.3.8 去阳离子水的制备  29
  2.4 蒙脱石提纯  29-30
    2.4.1 原理  29
    2.4.2 步骤  29-30
  2.5 蒙脱石酸溶单因素实验  30-32
    2.5.1 盐酸浓度单因素实验  30
    2.5.2 反应温度单因素实验  30-31
    2.5.3 酸溶时间单因素实验  31
    2.5.4 液固比单因素实验  31-32
  2.6 蒙脱石酸溶正交实验  32-34
  2.7 蒙脱石酸溶动力学实验  34
  2.8 蒙脱石酸溶结构演化实验  34-35
  2.9 铁、镁、铝离子的测量方法  35-40
    2.9.1 PLS-分光光度法同时测定铁、铝离子的浓度  35-38
    2.9.2 分光光度法测量镁离子的浓度  38-40
第三章结果与讨论  40-62
  3.1 蒙脱石提纯实验结果  40
  3.2 单因素实验结果讨论  40-44
    3.2.1 盐酸浓度单因素实验结果  40-42
    3.2.2 反应温度单因素实验结果  42
    3.2.3 酸溶时间单因素实验结果  42-43
    3.2.4 液固比单因素实验结果  43-44
  3.3 正交实验结果讨论  44-50
    3.3.1 铁离子的溶出量分析  44-45
    3.3.2 铝离子的溶出量分析  45-46
    3.3.3 镁离子的溶出量分析  46-50
  3.4 动力学实验结果讨论  50-56
    3.4.1 反应时间和温度对蒙脱石八面体阳离子酸溶反应的影响  50-51
    3.4.2 盐酸浓度对蒙脱石结构中Al_2O_3溶出的影响  51
    3.4.3 反应动力学模型  51-56
  3.5 酸溶对蒙脱石结构的影响  56-62
    3.5.1 反应时间对铝离子溶出率的影响与酸溶产物的X射线衍射特征  56-57
    3.5.2 不同酸溶时间产物的比表面积与孔径分布  57-60
    3.5.3 反应前后的TEM分析结果  60-62
第四章结论与展望  62-64
结束语  64-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
参考文献  66-74

蒙脱石酸溶动力学以及酸溶对蒙脱石结构的影响研究

内容摘要

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