一維納米粘土-碳復(fù)合材料的水熱制備及其吸附性能.pdf

1、論文以粘土凹凸棒石,海泡石和埃洛石為研究對象,考察水熱處理以及酸處理對粘土結(jié)構(gòu)變化的影響。并對海泡石和埃洛石進行水熱改性,采用纖維素為碳源,制備海泡石/碳和埃洛石/碳納米復(fù)合材料,研究材料的制備工藝,并用改性的粘土來吸附脫除污水中的有機污染物亞甲基藍和苯酚,對其吸附性能進行了評價。主要內(nèi)容如下所示:
　　(1)以凹凸棒石為原料,水為反應(yīng)介質(zhì),考察水熱反應(yīng)溫度(60-250℃)對礦物凹凸棒石結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果顯示:在60-250℃的水

2、熱反應(yīng)溫度下,凹凸棒石的直徑幾乎保持不變,長度略有變短,比表面積(BET)先增大,在110℃達到最大,隨著溫度升高,BET逐漸減小;水熱處理的樣品對水中低濃度的亞甲基藍進行吸附處理。研究結(jié)果顯示:在吸附條件溫度298 K,振蕩時間4 h,振蕩速率200 r/min,固液比1g:2500mL,pH值為7.5時,水熱處理的樣品對亞甲基藍的吸附效果與BET值呈現(xiàn)相同的變化趨勢。
　　(2)分別以兩種成分不同的海泡石為研究對象,對海泡石進

3、行酸處理以除去雜質(zhì),并研究單獨水熱處理對海泡石的結(jié)構(gòu)影響。以酸處理海泡石為模板,纖維素為碳源,采用水熱法制備改性海泡石。研究表明:鹽酸可除去海泡石中的雜質(zhì)方解石;海泡石單獨水熱處理對其結(jié)構(gòu)沒有影響;海泡石成分不同,原料中所含海泡石的量,長徑比以及所含活性位點均不同,這些因素都會影響纖維素碳化產(chǎn)物的負載。將兩種復(fù)合材料應(yīng)用于苯酚的吸附,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在吸附條件為298 K,12 h,200 r/min,固液比1g:100mL,pH值為7.5時

4、,海泡石原樣對苯酚的去除率分別為3％和5%,復(fù)合材料對苯酚的吸附去除率分別達到61%和46%,而酸處理的海泡石與纖維素水熱合成的復(fù)合材料對苯酚的去除率分別為69%和48%。這是由于水熱改性提高了海泡石的親有機性,酸處理可除去雜質(zhì),使得海泡石的活性位點暴露出來,有利于碳的負載。說明水熱改性和酸處理的共同作用提高了海泡石對苯酚的吸附能力。
　　(3)以埃洛石為模板,纖維素為碳源,優(yōu)化水熱處理工藝參數(shù),采用水熱法制備埃洛石/碳復(fù)合材料。

5、結(jié)果表明:最佳水熱反應(yīng)條件為時間:24 h,催化劑用量:0.5 wt%,埃洛石與纖維素質(zhì)量為1:2。制備的埃洛石/碳采用HF溶液脫除模板,得到碳納米管。再將復(fù)合材料和碳納米管用ZnCl2溶液活化得到活化材料。將不同條件下制備的材料用于苯酚的吸附,結(jié)果表明:在吸附條件為298 K,12 h,200 r/min,固液比1:100,pH值為7.5時,復(fù)合材料對苯酚的吸附去除率達到50%,相比埃洛石原樣的2%,提高了25倍。此外,經(jīng)ZnCl2溶