镁铝双羟基水合物的合成及其对碘离子吸附性能的研究.doc

镁铝双羟基水合物的合成及其对碘离子吸附性能的研究摘要镁铝双羟基水合物(Magnesium Aluminate double hydroxyl hydrate，简写为Mg-Al-LDHs)，又称类水滑石化合物(Hydrotalcite like compound，简写为HTlc)，是一类由带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的阴离子型层状化合物，在吸附、离子交换和催化等领域具有广泛的应用实验室以硫酸镁、硫酸铝、硝酸镁、硝酸铝、氢氧化钠及纯碱等为原料，采用共沉淀法制备了镁铝水滑石并进行了IR光谱图表征，表征结果表明：镁铝水滑石结构中含有主要基团氢键、-OH、C-O经过研究了镁铝水滑石对碘离子的吸附性能，研究表明，镁铝水滑石对碘离子具有较好的吸附性能镁铝水滑石对水溶液中碘离子吸附的最佳条件为：碘离子初始浓度为100mg/L，投加量为3.5g/L，吸附温度为25℃，吸附时间为8h，吸附初始pH为7.5，其对碘离子的吸附符合Langmuir方程，饱和吸附量达22.32mg/g通过对镁铝水滑石的动态吸附的研究得到：改变吸附剂高度,吸附剂高度越大,穿透时间越长当吸附剂高度为5cm时，出水时间小于3h时，几乎可实现碘的零排放，在碘离子的初始浓度为200mg/L,pH=7.5,流速为4.5mL/min的条件下,此时处理的水量为810mL。

动态吸附达到最大饱和吸附量为17.55mg/g水滑石类材料与传统的吸附剂相比，具有吸附容量大、无毒无害、可再生等优点，是一种高效的吸附剂研究得出了镁铝水滑石对碘离子吸附的部分理论数据和条件，为镁铝型水滑石的工业化应用提供了一些参考关键词：镁铝双羟基水合物,吸附,吸附等温线,穿透曲线MAGNESIUM ALUMINATE DOUBLE HYDROXYL HYDRATE OF SYNTHESIS AND DISCUSSES IODINE ION ADSORPTION PERFORMANCE OF RESEARCHAbstractMagnesium Aluminate double hydroxyl hydrate(Magnesium Aluminate double hydroxyl hydrate,abbreviations for Mg-Al-LDHs),Also called Hydrotalcite like compound(Hydrotalcite like compound,abbreviations for HTlc),which is a kind of for by positively charged layer and layer is filled the negatively charged anion between constitute anion type layer compound,in adsorption,ion exchange and catalytic have been widely used.Through laboratory with magnesium sulfate,alumina,nitric acid magnesium,aluminum nitrate,sodium hydroxide and soda ash as raw material,adopting total precipitation preparation of Mg-Al-LDHs.And was confirmed by IR spectra characterization,characterization results show that magnesium aluminate hydrotalcite structure contains main groups hydrogen bonding,-OH,C-O.After the study of the magnesium aluminate hydrotalcite iodine ion adsorption performance.Research shows that,magnesium aluminate hydrotalcite to iodine ion has good adsorption performance.Magnesium aluminate hydrotalcite adsorption of iodine ion in aqueous solution for the best conditions was obtained with initial concentration of 100mg/L，dosing quantity of 3.5g/L，the adsorption temperature was considered at 25℃，absorption time in 8 hours and at initial pH 7.5 of iodine ion.Tt is adsorption of Langmuir equation,It is found that maximum adsorption quantity was obtained at 22.32 mg/g.At the same time,through the dynamic for Mg-Al-LDHs adsorption study get:change adsorption column height,the longer adsorption column height,the greater the penetration.When adsorption column height is 5cm,effluent time less than 3 hours,which can achieve iodine zero emissions,the initial concentration for 200 mg/L,pH=7.5,the velocity 450mL/min,under the condition of it,which was able to handling 810mL water.Dynamic adsorption achieve maximum saturation adsorption was17.55 mg/g.HTlc kind of material,compared with traditional absorbent adsorption capacity,with non-toxic,renewable et al.It is a kind of efficient absorbent.Through research that Mg-Al-LDHs to iodine ion adsorption of part of the theory of data and conditions for Mg-Al-LDHs industrialized application also it could provide somereference to deeply study.Key words:Mg-Al-LDHs,Adsorption,Adsorption isotherms,Breakthrough curve目 录化工学院化工学院盐盐湖系湖系 I目 录1 前 言.11.1 研究背景.11.2 国内外研究现状.21.3 发展趋势.31.3.11.3.1 催化方面的应用催化方面的应用.31.3.21.3.2 吸附方面的应用吸附方面的应用.41.4 水滑石类材料的性质.71 1. .4 4. .1 1 层层间阴离子的可交换性间阴离子的可交换性 71 1. .4 4. .2 2 热稳定性能热稳定性能 81 1. .4 4. .3 3 记忆效应记忆效应 81 1. .4 4. .4 4 组成和结构的可调控性组成和结构的可调控性 81 1. .4 4. .5 5 酸碱双功能性酸碱双功能性 81 1. .4 4. .6 6 插层功能插层功能 81 1. .4 4. .7 7 电化学性能电化学性能 91.5 研究目的及意义.91.6 研究内容.91.7 研究方法.91.7.11.7.1 合成方法合成方法.91.7.21.7.2 分析方法分析方法112 实验部分132.1 水滑石的吸附原理132.2 实验准备142.2.12.2.1 实验仪器实验仪器 .142.2.22.2.2 实验试剂实验试剂142.3 水滑石合成方法162.3.12.3.1 镁铝型水滑石的合成工艺流程图镁铝型水滑石的合成工艺流程图162.3.22.3.2 镁铝型水滑石的合成步骤镁铝型水滑石的合成步骤( (硝酸镁硝酸镁/ /硝酸铝硝酸铝) ).162.3.32.3.3 镁铝型水滑石的合成步骤镁铝型水滑石的合成步骤( (硫酸镁硫酸镁/ /硫酸铝硫酸铝) ).162.4 水滑石的表征172.5 碘离子浓度的测定步骤19青海大学本科毕业论文：镁铝双羟基水合物的合成及其对碘离子吸附性能的研究II 化工学院化工学院盐盐湖系湖系3 实验结果及讨论233.1 碘离子的吸附实验243.1.13.1.1 镁铝水滑石的不同配比对吸附的影响镁铝水滑石的不同配比对吸附的影响243.1.23.1.2 吸附时间对吸附的影响吸附时间对吸附的影响253.1.33.1.3 水滑石投加量对吸附的影响水滑石投加量对吸附的影响263.1.43.1.4 吸附初始吸附初始 pH 对吸附的影响对吸附的影响 273.1.53.1.5 吸附温度对吸附的影响吸附温度对吸附的影响283.1.63.1.6 吸附等温线吸附等温线293.2 正交实验设计323.3 动态吸附穿透曲线354 经济和技术可行性分析 375 结论39参考文献41致谢43附件451 前 言化工学院盐湖系 11 前 言1.1 研究背景防治污染、保护环境己日益成为世界各国的一项基本国策。

从水环境来看，我国水资源供需矛盾突出，人均水资源拥有量为 2700m3，仅为世界平均水平的 114 位，预计 2050 年将减至1750m3，属于贫水国除水资源匮乏外，水体污染是面临的严重问题之一据统计，我国每年废水排放总量已达 3.665×1010t，但只有 32%的工业废水得到妥善处理，其余的未经处理就直接排入水体水体中有机污染物己成为主要的污染形式，表现为高 COD 和 BOD 浓度、水体缺氧、不良的臭味和颜色其中阴离子表面活性剂废水是一种治理难度很大的高浓度有机废水吸附法是当前工业给水、水污染治理与节水回用净化处理工程技术领域中最常用的方法之一，作为有效的去除阴离子表面活性剂的方法也己经被广泛采用，但是现今各类吸附剂本身存在再生困难或费用较高的缺点，所以寻找新型高效的吸附剂是我们现在面临要解决的问题[1-6]由于水滑石类材料层间阴离子可与外界溶液中的阴离子进行交换，故可作为良好的阴离子污染物吸附剂近年来，因水滑石特殊的离子交换和记忆效应特性，使得水滑石的应用涉及多个学科，在污染治理方面显现出优势[7-9]，对于水滑石的研究已成为材料科学领域的热点，水滑石及类水滑石化合物因具有特殊的层状结构及物理化学性质，在吸附、催化领域中占。