高比表面積氧化鎂吸附材料的可控制備及其吸附性能研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，污水治理不僅已成為中國(guó)水環(huán)境改善綜合治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而且直接關(guān)乎人們身體健康和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展。在諸多處理方法中，吸附法因操作簡(jiǎn)單、成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已獲得廣泛應(yīng)用，其處理效果（處理能力與處理速度）主要取決于吸附材料的化學(xué)組成和孔結(jié)構(gòu)，因此，開(kāi)展優(yōu)良孔結(jié)構(gòu)、高效和低成本吸附材料的可控制備及其吸附行為研究，對(duì)中國(guó)污水高效治理具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　相比較，氧化鎂吸附材料具有

2、來(lái)源豐富、成本低廉、表面活性位點(diǎn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，在印染工業(yè)廢水、重金屬?gòu)U水和生活污水治理等方面獲得應(yīng)用，但是存在比表面積低、孔徑分布寬等缺點(diǎn)，從而極大限制了其吸附效能的發(fā)揮。基于氫氧化鋁的酸堿雙性和氨緩釋特征，通過(guò)調(diào)控在氧化鎂前驅(qū)體碳酸鎂形成過(guò)程中氨的釋放，利用低pH生成的氫氧化鋁在高pH條件下溶解機(jī)制，從而調(diào)控氧化鎂吸附材料的孔結(jié)構(gòu);以有機(jī)染料甲基橙(MO)和重金屬鉛離子(Pb2+)為探針，詳細(xì)探討氧化鎂吸附材料孔結(jié)構(gòu)對(duì)兩者吸附性能的影響

3、規(guī)律，從而揭示氧化鎂孔結(jié)構(gòu)與吸附性能間的構(gòu)-效關(guān)系，為高效氧化鎂吸附材料的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可控制備提供科學(xué)依據(jù)。論文的關(guān)鍵內(nèi)容和成果如下:
　　(1)以氯化鎂為鎂源，以尿素為氨緩釋沉淀劑，采用水熱法可控制備立方體碳酸鎂前驅(qū)體，通過(guò)空氣氣氛焙燒制備得到高比表面積立方體氧化鎂吸附材料，并系統(tǒng)探討其對(duì)MO吸附性能。研究結(jié)果表明，所制得吸附材料比表面積為182m2/g，平均孔徑在6～8nm之間;該吸附材料對(duì)甲基橙吸附行為遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和

4、佛倫德里希吸附等溫方程，在10min左右達(dá)到吸附平衡，最大平衡吸附量在3000mg/g以上，具有優(yōu)異的吸附性能。
　　(2)以氯化鎂、氯化鋁為鎂源和鋁源，以尿素為氨緩釋沉淀劑和氫氧化鋁模板溶解劑，采用水熱法(180℃)制備碳酸鎂前驅(qū)體，并通過(guò)在空氣氣氛550℃焙燒成直通介孔氧化鎂吸附材料，并探討該吸附材料對(duì)MO和Pb2+吸附行為與機(jī)理。研究結(jié)果表明，通過(guò)鎂鋁比例的調(diào)控，可控制備得到高比表面積和豐富直通孔結(jié)構(gòu)的麥穗狀氧化鎂;該吸附材

5、料比表面積可達(dá)136m2/g，平均孔徑在5～8nm之間;該吸附材料對(duì)甲基橙和鉛離子吸附過(guò)程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和朗格繆爾吸附等溫方程，對(duì)甲基橙最大吸附量為5483mg/g，對(duì)鉛離子最大吸附量為2359mg/g。
　　(3)以氯化鎂和氯化鋁為鎂和鋁源，以尿素為氨緩釋沉淀劑，采用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)為形貌控制劑，并通過(guò)水熱法和焙燒法聯(lián)用，可控制備得到兩種麥穗狀氧化鎂吸附材料，且詳

6、細(xì)考察其對(duì)甲基橙的吸附性能。研究結(jié)果表明，表面活性劑的引入對(duì)該吸附材料形貌未產(chǎn)生較大的影響;添加CTAB后的麥穗狀氧化鎂比表面積增加到了171m2/g，平均孔徑為6.31nm，該吸附材料對(duì)甲基橙的吸附過(guò)程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和佛倫德里希吸附等溫方程，平衡時(shí)間縮短至10min，最大平衡吸附量為3353mg/g;添加CTAC后的麥穗狀氧化鎂比表面積增加到了166m2/g，平均孔徑為5.55nm，該吸附材料對(duì)甲基橙的吸附過(guò)程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方