類水滑石材料的制備及其對鉻離子的吸附性能研究.pdf

1、水滑石（LDHs）是一種典型的陰離子型層狀化合物，具有合成工藝簡單、吸附重金屬離子效果好和可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。本論文以 Zn(NO3)2·6H2O為鋅源和Al(NO3)3·9H2O為鋁源采用共沉淀法合成了 Zn/Al-LDHs（包括 Zn2Al-LDHs和Zn3Al-LDHs）。分別以 Al(NO3)3·9H2O、煤氣化爐渣及霍州褐煤煤灰為鋁源， Mg(NO3)2·6H2O為鎂源采用共沉淀法合成了三類不同鋁源的 Mg/Al-LDHs（包括

2、Mg2Al-LDHs、Q-Mg2Al-LDHs和H-Mg2Al-LDHs）。利用X-射線粉末衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉紅外光譜（FT-IR）、比表面積測定儀（BET）和熱重分析儀（TGA）對Zn/Al-LDHs和Mg/Al-LDHs及其焙燒態(tài)類水滑石（LDOs）的晶型結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析表征。
　　XRD分析表明，合成的LDHs均具有003、006、009、110和113等水滑石的特征衍射峰，Zn

3、3Al-LDHs的特征衍射峰強(qiáng)度和光滑平穩(wěn)性要高于Zn2Al-LDHs。對于不同鋁源合成的Mg/Al-LDHs衍射峰強(qiáng)度：Mg2Al-LDHs>H-Mg2Al-LDHs>Q-Mg2Al-LDHs。從SEM圖中可以看出，Zn3Al-LDHs和Mg2Al-LDHs具有緊密堆疊在一起的規(guī)整片層結(jié)構(gòu)， H-Mg2Al-LDHs和Q-Mg2Al-LDHs也有明顯的片層狀結(jié)構(gòu)，但堆疊的相對松散，規(guī)整度相對較低。FT-IR分析表明合成的LDHs存在-

4、OH、-C=O、和M-O-M等官能團(tuán)，推測LDHs中含有OH-、CO32-、M2+和M3+等離子。TG分析表明，LDHs分別在100 oC和200-400 oC失去層間水和層間陰離子（OH-、CO32-及少量的 NO3-等）。BET分析表明， LDOs比表面積順序?yàn)?Mg2Al-LDOs>H-Mg2Al-LDOs>Zn3Al-LDOs>Q-Mg2Al-LDOs。Mg2Al-LDOs具有最大的比表面積為273.24 m2/g，Zn3Al-

5、LDOs具有最大的平均孔徑為29.1nm，Q-Mg2Al-LDOs的平均孔徑最小為5.15 nm。
　　以Zn3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs為吸附劑，通過單因素輪換法考察了 pH值、吸附溫度（T）、吸附時間（t）、吸附劑用量（m）和初始濃度（c0）等條件對水中Cr(VI)吸附性能的影響。LDOs吸附Cr(VI)的最優(yōu)條件為pH=2~4、T=25~35oC、t=80min、

6、m=0.4~0.6mg/mL和c0=100 mg/L。Zn3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs的最大吸附量分別為126.9 mg/g、107.25mg/g、95.38 mg/g和85.75 mg/g。雖然Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs對水中Cr(VI)的吸附量略低于 Zn3Al-LDOs和Mg2Al-LDOs，但相比其他吸附劑具有較好的吸附效果。Cr(VI)在Zn

7、3Al-LDOs、Mg2Al-LDOs、Q-Mg2Al-LDOs和H-Mg2Al-LDOs上的吸附動力學(xué)和等溫線均符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)模型和Langmuir吸附等溫線模型。熱力學(xué)參數(shù)表明Cr(VI)在這些LDOs上的吸附為自發(fā)、放熱和熵增加過程。利用XRD、SEM和FT-IR對吸附Cr(VI)后的LDOs進(jìn)行分析，結(jié)果表明，吸附過程中Cr(VI)能夠進(jìn)入LDHs層間，LDOs恢復(fù)了原來的層狀結(jié)構(gòu)，這說明LDHs在Cr(VI)吸附過程中存