一步法合成粘土-炭納米復(fù)合材料及其吸附性能的研究.pdf

1、本文以自然界中廣泛存在的粘土礦物為模板，以纖維素、殼聚糖、葡萄糖、淀粉為碳源，通過一步活化法制備粘土/炭納米復(fù)合材料，探討了活化工藝條件對粘土/炭吸附性能的影響，并著重探討了粘土/炭的選擇吸附性能，主要內(nèi)容如下:
　　(1)以殼聚糖為碳源，ZnCl2為活化劑，一步法制備埃洛石/炭納米復(fù)合材料。采用傅立葉變換紅外(FTIR)光譜儀、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)儀和比表面積分析儀(BET)對材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果證明制備

2、的材料具有微孔結(jié)構(gòu)，且表面含有大量有機(jī)官能團(tuán)。探討了埃洛石/炭對苯甲酰甲酸的吸附行為和機(jī)理。研究表明苯甲酰甲酸在埃洛石/炭上的最大吸附容量高達(dá)95 mg/g，相比于未改性埃洛石其值提高了近10倍。埃洛石/炭對苯甲酰甲酸的吸附行為符合Langmuir模型。苯甲酰甲酸在埃洛石/炭表面上的吸附速率較快，在30 min時即可達(dá)到吸附平衡，并符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)模型。在298 K～318 K范圍內(nèi)，計(jì)算出了熱力學(xué)參數(shù)△GΘ、△HΘ和△SΘ的值，△

3、GΘ和△HΘ均為負(fù)值，表明該吸附過程是自發(fā)、放熱過程。
　　(2)以纖維素為碳源、ZnCl2為活化劑，一步法制備了表面含有大量官能團(tuán)、具有微-介孔結(jié)構(gòu)的埃洛石/炭納米復(fù)合材料，制備的埃洛石/炭納米復(fù)合材料的最大比表面積可以達(dá)到1969 m2/g。通過埃洛石/炭對單一染料和混合燃料的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探討其選擇吸附性能。通過紫外分光光度計(jì)檢測，該吸附劑對陽離子染料孔雀石綠和亞甲基藍(lán)的平衡吸附容量分別高達(dá)420 mg/g和408 mg/g

4、，這是由于靜電相互作用引起的。染料分子的大小和孔徑的匹配程度同樣會影響吸附結(jié)果。
　　(3)以氯化鋅為活化劑，不同粘土（埃洛石、海泡石、蒙脫石、凹凸棒石）為模板，選取不同生物質(zhì)碳源（纖維素、殼聚糖、葡萄糖、淀粉）在浸漬比2∶1、活化溫度500℃、活化時間1h條件下，一步活化制備粘土/炭納米復(fù)合材料。得到的所有活化產(chǎn)物的比表面積都在800 m2/g以上。以殼聚糖為碳源的蒙脫石/炭樣品對重鉻酸鉀的脫除率最高，平衡吸附量達(dá)到39 mg/