含鎂多孔性材料的制備與性能研究.pdf

1、我國(guó)鎂資源豐富，大量鎂資源得不到利用，浪費(fèi)了資源，污染了環(huán)境，迫切需要開(kāi)發(fā)大規(guī)模利用鎂鹽的新領(lǐng)域。本研究以鎂鹽(MgCl2·6H2O)和商品硅膠、硅溶膠為原料，分別采用浸漬法、溶膠-凝膠法、水熱法等多種方法，制備出鎂化合物改性硅膠和多孔硅酸鎂兩個(gè)系列的新型含鎂多孔材料。采用比表面積及孔徑分析、傅立葉變換紅外光譜分析、X射線衍射分析和熱分析等現(xiàn)代分析手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了分析表征。評(píng)價(jià)了這些多孔材料對(duì)水體污染物(染料、金屬離子、氟離子)、空氣中

2、水蒸氣和二氧化硫的吸附脫除性能。 浸漬法制備氯化鎂改性硅膠，對(duì)水蒸氣的吸附量可以與目前廣泛應(yīng)用的氯化鈣改性硅膠干燥劑吸水性相當(dāng)。經(jīng)過(guò)兩級(jí)脫水后得到的低水合氯化鎂改性硅膠，其比表面積為232.35 m2·g-1、孔徑為10.95nm。氯化鎂改性硅膠不是氯化鎂與硅膠的簡(jiǎn)單物理混合，而是氯化鎂填充到硅膠的孔隙中，既充分利用了硅膠大的比表面積和孔結(jié)構(gòu)，又充分發(fā)揮低水合氯化鎂的強(qiáng)吸濕性，根據(jù)改性硅膠中鎂含量不同，復(fù)合干燥劑的吸濕能力可以增

3、加為硅膠的10～30倍，克服了單-硅膠干燥劑吸濕量小的缺點(diǎn)，同時(shí)避免了氯化鎂的液解現(xiàn)象。根據(jù)不同的吸濕要求，可以通過(guò)兩級(jí)脫水制備出氯化鎂含量從0.1％到30％的一系列改性硅膠干燥劑，滿足不同條件下的空氣除濕要求。 采用過(guò)量浸漬、等體積浸漬和浸漬沉淀三種方法，制備出氧化鎂改性硅膠，對(duì)三種制備方法得到的改性硅膠進(jìn)行吸附性能綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)：等體積浸漬法制備改性硅膠具有方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)物比表面積大、吸附性能好的優(yōu)點(diǎn)?？刂浦苽溥^(guò)程中氯化鎂濃度

4、，采用多次浸漬的方法，將硅膠加入氯化鎂浸漬液中，在25℃恒溫振蕩浸漬24 h后，于500℃焙燒4 h，可以得到氧化鎂含量高、吸附性能好的氧化鎂改性硅膠。 采用氯化鎂和硅溶膠為原料，溶膠凝膠法制備多孔硅酸鎂。不斷攪拌下，向氯化鎂中逐滴加入硅溶膠，調(diào)節(jié)混合物體系的pH值為10，待原料完全混勻后，加入聚丙烯酰胺絮凝劑，陳化24 h后，在750℃焙燒1 h。根據(jù)混合物中鎂含量不同，可以制備出一系列針對(duì)不同性質(zhì)污染物的復(fù)合吸附劑。根據(jù)多孔

5、硅酸鎂中鎂和硅的不同配比，吸附劑的比表面積從14.18 m2·g-1到177.37 m2·g-1變化。 通過(guò)對(duì)水中污染物包括金屬離子、染料和氟離子的吸附，研究不同種類含鎂多孔材料的性能?？疾炝宋綍r(shí)間與溫度、污染物初始濃度、溶液初始pH值及環(huán)境鹽度對(duì)吸附性能的影響，發(fā)現(xiàn)：在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，幾種含鎂多孔材料對(duì)污染物的吸附均遵循偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附過(guò)程可用Langmuir吸附等溫式、Freundlich吸附等溫式和D-R吸附等溫式

6、描述。相同試驗(yàn)條件下，氧化鎂改性硅膠和多孔硅酸鎂對(duì)染料、金屬離子和氟離子的吸附量分別為硅膠的5～30倍。 氧化鎂改性硅膠對(duì)二氧化硫的吸附能力隨吸附劑用量的增大而增強(qiáng)，隨氣體流速的增加而降低，水蒸氣的存在有利于吸附過(guò)程的進(jìn)行。改性硅膠的脫硫能力明顯高于商品硅膠，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，改性硅膠對(duì)二氧化硫的吸附量約為商品硅膠的5～7倍。吸附機(jī)理研究表明：有水蒸氣存在的情況下，二氧化硫可以進(jìn)入硅膠發(fā)達(dá)的孔隙中，也可以與復(fù)合物中硅膠上負(fù)載的