包头地区煤矸石合成NaA沸石及其对三苯甲烷类染料的吸附性能研究

来源 :内蒙古师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:neppat8
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煤炭在中国的能源供应中起着重要的作用,煤矸石是从煤矿开采和加工过程中排放的固体垃圾。煤矸石中的SiO2、Al2O3成分含量可占其总化学成分50%以上,因此可以作为国内外研究学者用以合成沸石的原材料。除此之外,合成的沸石可以被用作吸附剂处理废水中染料成分,以达到充分利用煤炭资源治理水环境问题的目的。本研究以内蒙古地区的煤矸石为原料,用碱熔-水热法成功合成出NaA沸石,以X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、比表面积与孔结构分析(BJH)等表征手段作辅助,对合成产物作对比加以分析,确定最佳合成NaA沸石条件确定最佳合成NaA沸石条件。并利用最佳沸石作吸附剂对孔雀石绿(MG)、碱性品红(BF)染料做吸附实验,确定最合适的吸附条件,探索其吸附动力学机理以及等温吸附机理。本文通过以上研究得出以下结论:(1)NaA沸石最佳制备流程:将包头地区的煤矸石经研磨、粉碎后过100目筛,在600℃高温下焙烧2 h,将预处理样加入适量的SiO2固体并与NaOH固体以质量比为1:1.2混合均匀,800℃下焙烧2 h,冷却后加入一定浓度NaOH溶液调节钠硅比n(Na2O)/n(SiO2)为2.0、水钠比n(Na2O)/n(H2O)为32,置于反应釜中在80℃下晶化16 h,冷却后洗涤至pH<11,干燥,得NaA沸石分子筛。将最优条件下合成的NaA沸石利用XRD、SEM、FT-IR、BJH等表征手段辅助分析,结果表明:此条件下制备出的NaA沸石表面光滑、棱角清晰、形状规则,是具有双四元环结构的微孔材料。(2)NaA沸石吸附MG染料的最佳条件为:向pH值为7、初始浓度为200 mg/L的MG染料溶液中投加0.08000 g NaA沸石,将其置于恒温振荡器中以250 r/min的振荡频率振荡150 min,离心后取上清液经紫外分光光度计检测,计算吸附量和去除率分别为59.23 mg/g和94.77%。NaA沸石吸附BF染料的最佳条件为:向pH值为9、初始浓度为150 mg/L的BF染料溶液中,投加0.04000 g最优条件下合成的NaA沸石,将其置于恒温振荡器中以150 r/min的振荡频率振荡90 min,离心后取上清液经紫外分光光度计检测,计算吸附量和去除率分别为86.65 mg/g和92.43%。(3)NaA沸石吸附MG、BF染料的动力学实验结果表明:Lagergren准二级动力学模型比准一级动力学模型更符合NaA沸石分子筛对MG、BF染料的吸附过程,其吸附反应过程可能更趋近于化学吸附。NaA沸石吸附MG、BF染料的等温吸附实验结果表明:NaA沸石对MG、BF染料的吸附过程与Langmuir等温方程拟合较好,说明Langmuir等温模型可以描述NaA沸石吸附MG、BF染料,也就表明其吸附过程主要为单分子层吸附。综上所述,NaA沸石对MG、BF染料的吸附,主要是因为染料阳离子与沸石分子筛所带碱金属阳离子之间发生了离子交换。
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