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粉煤灰制备硅铝介孔材料及其对重金属离子Cr~（6+）和Cu~（2+）吸附性能的研究

作　者: 张林涛
导　师: 吴秀文
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 材料物理与化学
关键词: 介孔硅铝酸盐粉煤灰 Cr(Ⅵ) Cu2+ 吸附
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

介孔材料具有有序的孔道排列、可调节的孔径、高比表面积等优良的性能,在多个领域有潜在的应用前景,成为研究和应用的热门领域,而合成介孔材料所用原料也由纯化学试剂向其它原料扩展,作为工业固体废弃物的粉煤灰,由于其独特的结构和性能,多用于建筑领域,也有合成沸石分子筛的应用,本文即以粉煤灰为初始原料,将粉煤灰与Na₂CO₃以1:1.05的摩尔比混合均匀后,在830℃下焙烧2.5 h,使铝硅酸盐分解,而后与45 mL十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）水溶液混合,该混合溶胶经105℃下晶化72 h,再经洗涤、过滤和550℃下焙烧5 h合成了铝硅酸盐介孔材料。样品主要通过吸水率、粉晶X射线衍射、小角X射线散射和透射电镜等分析手段表征其结构和性质。吸水率和粉晶X射线衍射表明样品具有六方介孔结构特征;小角X射线散射确定孔的分布范围;透射电镜可看出合成的样品有六方孔道结构。合成样品对模拟废水中Cr（Ⅵ）分别按不同的介孔材料用量、pH值、吸附温度、吸附时间、初始浓度进行吸附:1.随介孔材料用量的增加,Cr（Ⅵ）的吸附率上升显著,吸附容量有明显下降;2.随pH值的变大,Cr（Ⅵ）的吸附率与吸附容量呈现先上升后下降的变化趋势;3.随着温度升高Cr（Ⅵ）吸附率和吸附容量先增大后减小,在0.774mg/g到1.012mg/g范围变化;4.Cr（Ⅵ）的初始浓度增大,Cr（Ⅵ）吸附率和吸附容量持续变大。合成样品对模拟废水中Cu²⁺分别按不同的介孔材料用量、pH值、吸附温度、吸附时间、初始浓度进行吸附:1.随介孔材料用量的增加,Cu²⁺的吸附率上升显著,吸附容量有明显下降;2.酸性条件下,Cu²⁺的吸附率和吸附容量逐渐提高,可在较宽范围对含Cu²⁺废水处理;3.随着温度升高Cu²⁺吸附率变大,吸附容量变化范围较小;4.随Cu²⁺的初始浓度的增大,吸附率和吸附容量明显提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章引言  11-19
  1.1 介孔材料定义与其基本特征  11-13
    1.1.1 合成介孔分子筛的影响因素  11-12
    1.1.2 分子筛水热稳定性和酸性改善的途径  12-13
  1.2 介孔材料合成方法  13-14
  1.3 介孔材料表征方法  14-15
    1.3.1 粉晶X 射线衍射  14
    1.3.2 电镜分析  14
    1.3.3 吸附等温曲线分析  14-15
    1.3.4 红外光谱分析  15
    1.3.5 核磁共振分析  15
  1.4 介孔材料合成机理  15-17
    1.4.1 液晶模板机理  15-16
    1.4.2 棒状自组装机理  16
    1.4.3 协同作用机理  16-17
  1.5 介孔材料应用  17-18
    1.5.1 催化方面的应用  17
    1.5.2 环境方面的应用  17
    1.5.3 生物方面的应用  17-18
    1.5.4 光电磁学和其它方面的应用  18
  1.6 本课题的研究思路、内容及意义  18-19
第二章硅铝介孔材料的合成与表征  19-38
  2.1 合成实验  19-26
    2.1.1 试剂与仪器  19
    2.1.2 硅铝酸盐熟料的制备  19-21
    2.1.3 溶出率分析  21-25
    2.1.4 硅铝酸盐前驱体熟料化学分析  25-26
  2.2 合成实验工艺方法  26-33
    2.2.1 介孔材料合成方法  26
    2.2.2 合成条件对分子筛合成效果的影响  26-33
  2.3 样品结构性能分析  33-38
    2.3.1 粉晶X 射线分析  33-35
    2.3.2 红外光谱分析  35
    2.3.3 小角X 射线散射分析  35-36
    2.3.4 透射电镜分析  36-38
第三章硅铝介孔材料处理 Cr（Ⅵ）废水研究  38-49
  3.1 中国水资源铬污染状况  38-40
  3.2 铬废水的处理方法  40-41
    3.2.1 化学法  40
    3.2.2 电解法  40-41
    3.2.3 离子交换法  41
    3.2.4 吸附法  41
  3.3 实验内容  41-43
    3.3.1 模拟 Cr（Ⅵ）废水的制备  41
    3.3.2 吸附实验  41-42
    3.3.3 标准曲线  42-43
  3.4 介孔材料对CR（Ⅵ）吸附效果的影响因素  43-49
    3.4.1 吸附剂用量对吸附效果的影响  43-44
    3.4.2 pH 值的影响  44-45
    3.4.3 温度的影响  45-46
    3.4.4 吸附时间的影响  46-47
    3.4.5 初始浓度  47-49
第四章硅铝介孔材料处理Cu~（2_）废水研究  49-59
  4.1 中国铜污染状况  49-50
  4.2 铜废水的处理方法  50-51
    4.2.1 离子交换法  50
    4.2.2 吸附法  50
    4.2.3 电解法  50-51
    4.2.4 化学沉淀法  51
  4.3 实验内容  51-52
    4.3.1 模拟铜废水  51
    4.3.2 吸附实验  51
    4.3.3 标准曲线  51-52
  4.4 介孔材料对Cu~（2+）吸附效果的影响因素  52-59
    4.4.1 吸附剂用量对吸附效果的影响  52-53
    4.4.2 pH 值的影响  53-54
    4.4.3 温度的影响  54-55
    4.4.4 吸附时间的影响  55-56
    4.4.5 初始浓度  56-57
    4.4.6 Cu~（2+）的吸附机理分析  57-59
第五章结论与建议  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 建议  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表论文目录  65

粉煤灰制备硅铝介孔材料及其对重金属离子Cr~（6+）和Cu~（2+）吸附性能的研究

内容摘要

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