层状氢氧化镁铝对水中无机阴离子吸附性能的研究
层状氢氧化镁铝(LDHs)是一种具有特殊层状结构的含镁功能材料，在吸附、离子交换和催化等领域有着广泛的应用。所用层状氢氧化镁铝是以工业级硫酸镁、硫酸铝、氢氧化钠和纯碱为原料，在水热条件下利用大型工业设备制备的。对样品进行XRD和IR分析，表明本法制备的层状氢氧化镁铝为碳酸根型LDHs，其结晶度高、且纯度高。对样品进行热重分析，发现LDHs有两次热分解过程，失重值与理论计算值基本吻合。
以层状氢氧化镁铝及其500℃焙烧产物(CLDH-5)为吸附剂，研究了它们对水中氟离子、硫酸根离子的吸附性能。系统的考察了加入量、吸附时间、pH值、温度及溶液初始浓度对吸附的影响，探索吸附反应的最优条件。对比分析层状氢氧化镁铝及其焙烧产物吸附前后的XRD衍射图，探讨吸附机理。与其它吸附剂进行了比较。
LDHs及其焙烧产物对水中氟和硫酸根离子吸附的机理分别是“离子交换”和“结构记忆”效应。在相同的条件下，LDHs对氟离子及硫酸根离子的吸附性能弱于其500℃焙烧产物。这是由于层间CO<,3><'2->很稳定，其他阴离子很难把它从层间置换出来。
焙烧层状氢氧化镁铝对水中氟离子的吸附反应在60min内吸附基本达到平衡，2g/LCLDH-5可以将5mg/L氟离子溶液处理为符合含氟标准的饮用水。溶液的pH在5.5～9.5之间对氟离子去除效果最好，吸附过程比较符合Langmuir吸附等温式，室温下其饱和吸附量为22.64mg/g。通过动力学分析得出吸附反应为一级反应，当吸附温度恒温在25、30、45<'。>C时，Kc分别为11.821、9.869、4.682。吸附饱和的CLDH-5可以焙烧再生，且再生产物仍具有较高的吸附容量。但将CLDH-5再生-脱氟循环使用5次，饱和吸附量减少至10.37mg/g。
用焙烧层状氢氧化镁铝对硫酸根离子进行吸附实验，结果表明吸附反应在90min内基本达到平衡。对于不同初始pH值的硫酸根离子溶液，焙烧层状氢氧化镁铝加入量的最佳范围是2～14g/L。pH对焙烧层状氢氧化镁铝吸附硫酸根离子影响较大，pH值较低时吸附效果较好。焙烧层状氢氧化镁铝对溶液具有一定的缓冲作用，处理后溶液的pH值随着初始pH值的增加而略有增加。吸附过程符合Langmuir吸附等温式，室温下其饱和吸附量为32.895mg/g，随着温度的升高饱和吸附量增大。将吸附饱和的CLDH-5在500℃下焙烧再生，再生产物对硫酸根离子的吸附量基本不变。 LDHs及其焙烧产物与传统吸附剂相比，具有吸附容量大、无毒无害、可再生、无二次污染等优点，是一种新型高效的水处理剂。本文的研究扩展了LDHs的应用领域，具有理论和实际意义。
层状氢氧化镁铝;焙烧;吸附性能;氟离子;硫酸根离子;无机阴离子
中国海洋大学
硕士
海洋化学
王海增
2006
中文
O647.33
73
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）