【摘 要】
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金属离子在煤炭固液界面的作用机制对促进煤炭清洁高效加工利用、水资源与矿物资源的高效循环利用及“碳减排”具有重要意义.采用耗散石英微晶天平(QCM-D)研究了K+、Mg2+、Al3+、Fe3+四种金属离子在碳表面的吸附脱附行为.结果 表明,浓度和价态的升高均有利于提高金属离子的吸附作用,四种金属离子与碳表面的作用强度由高到低排序为:Fe3+＞ Al3+＞ Mg2+＞ K+;K+和Mg2+表现为单段吸附,在2 min内达到吸附平衡,随着吸附量增加,吸附层的密实程度无明显变化,用水清洗后可完全脱附;AlCl3溶
【机 构】
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太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;阿尔伯塔大学化学与材料工程系,加拿大埃德蒙顿T6G 1H9;深圳技术大学新材料与新能源学院,广东深圳市 518118
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金属离子在煤炭固液界面的作用机制对促进煤炭清洁高效加工利用、水资源与矿物资源的高效循环利用及“碳减排”具有重要意义.采用耗散石英微晶天平(QCM-D)研究了K+、Mg2+、Al3+、Fe3+四种金属离子在碳表面的吸附脱附行为.结果 表明,浓度和价态的升高均有利于提高金属离子的吸附作用,四种金属离子与碳表面的作用强度由高到低排序为:Fe3+＞ Al3+＞ Mg2+＞ K+;K+和Mg2+表现为单段吸附,在2 min内达到吸附平衡,随着吸附量增加,吸附层的密实程度无明显变化,用水清洗后可完全脱附;AlCl3溶液只有在100 mmol/L高浓度情况下的吸附是完全可逆的,在10 mmol/L和50 mmol/L的低浓度情况下,AlCl3表现为两段吸附特性,第1段吸附物的量虽少,但比第2段吸附物密实,脱附后仍有少量密实性吸附物残留;FeCl3溶液与其他溶液均有较大区别,在研究的10～100 mmol/L浓度范围内,吸附均不完全可逆,浓度越低,多段吸附和不可逆吸附特性越明显,脱附后的残留量越高,脱附过程中结构较为松散的吸附物优先从表面脱附,结构较为密实的吸附物残留到了碳表面.FeCl3和AlCl3的不可逆吸附行为与其水解反应有关,浓度越低,越容易生成不可脱附的Fe(OH)3和Al(OH)3.
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