蒙脫石插層化合物的制備表征及應(yīng)用研究.pdf

1、蒙脫土是以蒙脫石為主要成分的一類層狀硅酸鹽粘土礦物。蒙脫石插層化合物是一種由簡(jiǎn)單離子、聚合無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、有機(jī)離子、有機(jī)小分子或者有機(jī)聚合物插入蒙脫石層間而形成的二維微孔材料。蒙脫石插層化合物有大的層間距和比表面積，在環(huán)境治理、催化及其它領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用潛力。 本論文研究了復(fù)合羥基金屬陽(yáng)離子柱撐蒙脫石、有機(jī)一無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石的合成與表征，研究了它們對(duì)含一定濃度苯酚廢水中苯酚的吸附性能，并初步探討了蒙脫土及蒙脫石插層化合物的循環(huán)再生

2、性能。 首先對(duì)蒙脫土進(jìn)行鈉化改型，并測(cè)試蒙脫土及鈉化改型蒙脫土的陽(yáng)離子交換容量(CEC)、吸藍(lán)量、膠質(zhì)價(jià)、膨脹倍等物化性能。結(jié)果表明：鈉化改型蒙脫土的陽(yáng)離子交換容量、吸藍(lán)量、膠質(zhì)價(jià)、膨脹倍比改型前均有較大的提高。 以鈉化改型蒙脫土為基質(zhì)，采用超聲波法制備復(fù)合羥基鋁銅插層蒙脫石(Al-Cu-MMT)。在實(shí)驗(yàn)中改變制備插層劑的溫度、r值[e=n(oH)∶n(Al<'3+>)]、n(Cu<'2+>)∶n(Al<'3+>)值、n

3、(Al<'3+>)：土值等制備出一系列的Al-Cu-MMT。比較Al-Cu-MMT的層間距，確定制備Al-Cu-MMT的最佳工藝條件為：插層劑的制備溫度為80℃，r為2.4，老化時(shí)間為96h，n(Cu<'2+>)：n(Al<'3+>)為0.10，n(Al<'3+>)：土為10mmol/g，插層溫度為80℃。在最佳工藝條件下制備得到的Al-Cu-MMT層間距較大，將Al-Cu-MMT在400℃時(shí)焙燒3 h得到Al-Cu柱撐蒙脫石。

4、 以鈉化改型蒙脫土為基質(zhì)，采用超聲波法制備有機(jī)-無(wú)機(jī)插層蒙脫石(HDTMA-Al-MMT)。同樣在制備HDTMA-Al-MMT的實(shí)驗(yàn)中改變插層溫度、HDTMA的用量等制備出一系列的HDTMA-Al-MMT。比較HDTMA-Al-MMT的層間距確定HDTMA-Al-MMT的最佳工藝條件和工藝參數(shù)為：插層劑的制備溫度為80℃，r為2.4，老化時(shí)間為96h，n(Cu<'2+>)：n(Al<'3+>)為0.10，n(Al<'3+>)：土為10m

5、mol/g，插層溫度為60℃，HDTMA用量為1.0CEC，產(chǎn)物在70℃時(shí)干燥。在最佳工藝條件下制備得到的HDTMA-Al-MMT層間距最大。經(jīng)有機(jī)物HDTMA和Al<,13>聚合陽(yáng)離子插層后，制備的有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合插層蒙脫土的d<,(001)>=2.0714nm，熱穩(wěn)定性顯著提高。采用XRD、FTIR、TG-DSC、SEM和TEM等檢測(cè)手段對(duì)產(chǎn)物Al-Cu-MMT和HDTMA-Al-MMT進(jìn)行表征測(cè)試，結(jié)果表明，復(fù)合Al-Cu聚合陽(yáng)離子

6、、有機(jī)物HDTMA和Al<,13>聚合陽(yáng)離子成功的插入到蒙脫石層間。 本論文分析討論了蒙脫土及蒙脫石插層化合物處理含苯酚廢水時(shí)對(duì)廢水中苯酚的吸附能力，初步研究了蒙脫土及蒙脫石插層化合物吸附苯酚后，再生循環(huán)后再次進(jìn)行苯酚吸附實(shí)驗(yàn)。吸附實(shí)驗(yàn)表明：Al-Cu-MMT和HDTMA-Al-MMT對(duì)苯酚的去除能力很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鈉化蒙脫土；在室溫、振蕩時(shí)間為30 min、吸附劑用量為0.35g、pn值為10的條件下，Na-MMT、Al-Cu-