钛铁矿-污泥复合吸附剂制备及应用

利用污水厂剩余污泥添加钛铁矿为造孔剂制备钛铁矿-污泥复合吸附剂,对其性质进行比表面积及孔隙结构(BET)、表面形态(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征分析,并研究钛铁矿-污泥复合吸附剂对酸性品红废水的吸附。结果表明:制得的钛铁矿-污泥复合吸附剂有发达的大孔和中孔结构,其比表面积为285.003 m2/g、总孔容积达0.634 cm3/g,碘吸附值可达523.24 mg/g,相对于纯污泥吸附剂分别提高43.08%、31.81%、27.95%。在吸附剂投加量为4 g/L、吸附时间为100 min的条件下,对酸性品红的吸附平衡容量为24.93 mg/g,吸附率可达99.71%。其动力学过程可近似用Mckay拟二级模型来描述。     

几种不同起源活性炭吸附剂在海洋溢油污染中的吸附效果及相关机制探讨

文章探讨了几种不同起源活性炭对海洋溢油的吸附能力。结果表明,活性炭对溢油的吸附能力不仅与其比表面积和孔体积有关,还受到其孔尺寸的影响。其中,煤基活性炭(商业活性炭)和玉米秸秆基活性炭虽具有较高的比表面积和孔体积,但是由于其结构骨架以微孔为主,难以吸附长链烷烃、大尺寸环烷烃及芳烃等溢油的主要组成分子,因此其吸附能力(5.6g/g)远低于比表面积及孔体积并不显著的,但具有介孔结构和大孔结构的硅藻土基活性炭(32.7g/g)。     

膨胀石墨孔结构及其吸附性能研究

用天然鳞片石墨制备了膨胀体积为 2 5 0mL/g和 3 5 0mL/g的膨胀石墨 ,以膨胀石墨为吸附剂 ,五种工业油为吸附质 ,采用质量法测定了吸附剂对吸附质的浸泡吸附量和滞留吸附量 ;并用扫描电镜表征了两种膨胀石墨的孔结构。结果表明 :不同膨胀体积的石墨有不同的蠕虫空腔和不同的 μm级微孔结构 ,膨胀体积越大 ,所拥有的蠕虫空腔和 μm级微孔结构数量越多 ,对工业油的吸附量也就越大     

水处理污泥陶粒的制备及其对重金属的固定

以湿态水处理污泥作为主要原料,混合粉煤灰和集料尾泥制备了陶粒,陶粒烧成过程模拟了回转窑工况条件。结果表明:当污泥掺入量较高时,污泥中有机成分的高温分解使陶粒坯体有较强的烧胀作用。当陶粒坯体中污泥质量含量为50%、粉煤灰和集料尾泥分别为25%时,1040℃短时烧结后的陶粒样品具有较为理想的轻集料性能,其堆积密度为760 kg/m3,筒压强度为5.2 MPa。浸出实验表明:随着污泥掺量的增加,从陶粒中浸出重金属离子量的增加幅度较小。这说明陶粒结构对污泥中的重金属有较强的稳定和固定作用,污泥陶粒的使用不会对环境造成二次污染。     

烷基铵在蒙脱石层间的吸附及其对蒙脱石/烷基铵的性能和结构的影响

本文以钠基蒙脱石和不同碳链长度的烷基季铵盐为原料,研究了烷基铵用量、插层反应时间、烷基铵的碳链长度对烷基铵吸附量、蒙脱石/烷基铵的凝胶性能和结构的影响。研究结果表明,烷基铵在蒙脱石层间的吸附量是影响蒙脱石/烷基铵凝胶性能和结构的主要因素,烷基铵在蒙脱石层间的吸附能够呈现出超量吸附的特性,而吸附量的变化则会导致蒙脱石/烷基铵凝胶性能的显著差异;受制于烷基铵在蒙脱石层间的吸附量和排列方式,蒙脱石/烷基铵的结构具有不确定性,随着烷基铵吸附量和排列方式的不同而呈现动态变化的特点。     

水滑石@凹凸棒石的制备及其吸附性能

采用共沉淀法制备镁铝水滑石,探讨化学沉淀法和物理球磨法两种复合方式对水滑石@凹凸棒石复合材料物相、微观结构和吸附性能的影响,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)仪对反应产物进行表征。结果表明,物理球磨法制备的复合材料对盐酸四环素吸附效果较好。当凹凸棒石用量为水滑石质量70%时,凹凸棒石与水滑石发生相互作用,形成类似包合物结构,提高了吸附能力。pH值为6,吸附时间为12 h,复合材料用量为0.45 mg/mL,对初始质量浓度为50 mg/L的盐酸四环素溶液吸附效果较好,吸附量为109.52 mg/g,吸附率为99.64%。     

煤基活性炭的制备和吸附性能研究

为了解煤基活性炭的吸附性能,在采用KOH溶液对低灰无烟煤进行碱浸的基础上,利用管式炉对其进行活化处理,再采用质量分数为5%的盐酸溶液和去离子水对其进行清洗;利用XRD、SEM、BET等技术手段对煤基活性炭的物相、孔结构和形貌进行分析,并通过亚甲基蓝溶液吸附试验探究煤基活性炭的吸附机理。试验结果表明:随着碱碳比和KOH溶液浓度的增加,煤基活性炭的孔体积和吸附率增加;在碱碳比为2∶1、KOH溶液浓度为0. 20 g/m L、活化温度为750℃的条件下,煤基活性炭的总孔体积达到1 356 m~2/g,微孔比例达到65. 563%,平均孔径约为2 nm;煤基活性炭对亚甲基蓝溶液的吸附,符合伪二级动力吸附过程和Freundlich等温吸附模型。     

原生结构煤与构造煤孔隙结构与瓦斯扩散特性研究

为了研究原生结构煤与构造煤孔隙结构与瓦斯扩散特性,采用压汞、低温液氮、二氧化碳吸附和稳压吸附试验对试验煤样进行研究。分析了原生结构煤与构造煤的孔隙结构特征,以及在颗粒条件下吸附瓦斯的时间效应,获得原生结构煤与构造煤孔隙的复杂程度与瓦斯在煤粒中运移快慢的关系。研究表明:祁南矿和大宁矿原生结构煤的微孔孔长度分别为8.087×10~(10)m/g和1.202×10~(11)m/g,而构造煤的微孔孔长度分别为6.932×10~(10)m/g和1.090×10~(11)m/g;给定试验煤样条件下,原生结构煤吸附达到平衡状态需要的时间远大于构造煤,构造煤在前3 min的平均吸附速率分别为原生结构煤的3.3和3.8倍;煤样中的微孔孔长度越小,瓦斯在煤中的扩散路径越短,运移所需时间越少,在初期吸附的瓦斯量越大。     

温度对粉状活性焦的孔隙结构及SO2吸附性能的影响

为研究低成本、高性能脱硫用粉状活性焦的制备技术,采用褐煤为原料,在沉降炉试验台上进行粉状活性焦的制备,通过灰平衡方法分析了粉状活性焦的产率及挥发分含量,通过氮气吸附方法表征褐煤及粉状活性焦的孔容、比表面积及孔径分布,探索了不同温度条件下烟气活化对粉焦快速制备过程中孔隙结构的演变的影响机制,采用分形Frenkel-Halsey-Hill法分析了粉焦孔隙结构的分型特征,采用SO2性能测试装置分析了粉状活性焦的2 h吸附容量并探究粉焦的孔隙结构与SO2吸附性能的关系。结果表明,所获得活性焦的低吸附等温线的类型具备Ⅰ型和Ⅳ型等温线的特征,孔隙结构呈微孔-中孔-大孔的梯级孔结构特征,且以微孔结构为主。随着活化温度的增加,粉焦的产率呈线性下降的趋势,粉焦的比表面积及孔容值先增大后减小。温度为950 ℃时,比表面积最大,最大值为437.74 m2/g;温度为1 050 ℃时,总孔容最大,最大值为0.258 cm3/g;温度为1 200 ℃时,灰熔融造成孔隙堵塞大大降低了粉焦的孔隙结构。分形维数D2与活性焦比表面积变化趋势一致,可以较好的反应粉焦的微孔变化趋势。褐煤基粉焦的SO2吸附穿透曲线分为完全吸附阶段及穿透阶段,两个阶段的吸附由不同的孔隙结构主导,完全吸附阶段为微孔吸附,吸附速率快,吸附量大小取决于微孔,而穿透阶段的吸附量主要取决于中孔。     

不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义

煤层气的赋存和产出与煤储层孔隙系统的发育程度有关,原生结构煤层受到破坏变形后其孔隙结构特征将发生明显的变化,从而影响煤层气的吸附/解吸和扩散过程。通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层不同煤体结构样品进行低温液氮、低压二氧化碳吸附分析和等温吸附试验,分析了不同破坏强度煤的孔隙结构和吸附性变化规律;应用试验数据和数值分形模型,揭示了不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其对煤中甲烷吸附、扩散的影响。结果表明：随着煤体结构破坏强度的增大,煤的比表面积和孔隙容积均增大,50～300 nm的孔隙所占比例逐渐降低,2～50 nm的微孔和中孔以及小于2 nm的超微孔增加,超微孔为煤中主要吸附孔,孔径主要分布在0.45～0.65 nm和0.80～1.0 nm。N₂、CO₂和CH₄的吸附量随煤体结构破坏程度的增大而增加,吸附性由大到小顺序为原生结构>糜棱结构>碎粒结构>碎裂结构。微孔、中孔和大孔孔隙结构分形维数表明,构造变形后的煤孔隙结构将被简单化,破坏程度较强的煤具有较粗糙的孔隙表面(对应较高的D₁)和较为...     

Ti-PILCs的合成及孔形成机理的研究

以精制钠基蒙脱石为基质,利用钛酸正丁酯在盐酸中的水解,合成具有大而均匀孔结构的Ti-PILCs,并对其合成前后的层间距、孔的形成机理、孔的大小及均匀性影响进行了初步探讨。     

煤基聚苯胺复合功能材料对Cr~(6+)的性能研究

以褐煤原煤粉为原料,引入苯胺原位聚合制得兼具导电性和吸附性的复合功能材料电极-煤基聚苯胺,研究了其对Cr~(6+)的吸附性能和机理。结果表明,煤基聚苯胺具有较多的中孔和微孔结构,其孔结构和分布比原煤粉好。煤基聚苯胺和原煤粉对Cr~(6+)的吸附量均随时间的增加而增加,在弱酸条件下,煤基聚苯胺的吸附效果较好。煤基聚苯胺对Cr~(6+)的吸附符合二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型。     

尾矿藻-蒙脱石体系吸附模拟废水中Cd（Ⅱ）试验研究

矿山废水含有镉等多种重金属离子,具有高毒性,将其直接排放将对周围水体和土壤造成严重污染并危害人类健康。以蒙脱石和分离自铅锌矿尾矿库的高重金属离子耐受性尾矿藻（Didymogenes palatina XR）形成的体系为研究对象,探究了尾矿藻-蒙脱石体系对模拟含镉废水中Cd（Ⅱ）的吸附效果,利用扫描电镜观察尾矿藻-蒙脱石体系表面特征,通过FTIR和XPS确定了样品表面官能团种类并分析了吸附机理。结果表 明,在溶液pH为5.5时,单一尾矿藻和蒙脱石的饱和吸附量分别为97.21 mg/g和40.57 mg/g,相同试验条件下,质量比为1∶5的尾矿藻-蒙脱石体系饱和吸附量为60.07 mg/g,与理论吸附量50.01 mg/g相比,提高了 20.12%。尾矿藻细胞表面的特征基团在体系固定镉的过程中起到了至关重要的作用,其中与磷相关的基团不仅参与了体系对镉的固定,也参与了尾矿藻-蒙脱石体系的形成。在蒙脱石中掺入尾矿藻形成尾矿藻-蒙脱石 体系,并将其用于含镉模拟废水的处理,不仅提高了试样对Cd（II）的最大吸附能力,还增强了样品修复矿山废水过程中的稳定性,研究结果对含镉矿山废水的修复处理具有重要意义。     

铁尾矿与碱渣基核壳高强陶粒的制备与性能研究

碱渣和细铁尾矿属污染性大宗固体废弃物，为了确定以它们为主要原料制备高强环保陶粒的可能性，进行了核壳结构烧结陶粒的制备工艺条件研究，并对主要工艺条件下烧结陶粒的矿物成分进行了分析。结果表明：①铁尾矿和碱渣用量增大，煅烧温度升高，煅烧时间延长，核壳结构烧结陶粒的吸水率、膨胀率均升高，筒压强度和堆积密度总体均降低，只是在较低煅烧温度、较短煅烧时间情况下核壳结构烧结陶粒的筒压强度均较低。②铁尾矿用量为70%，碱渣用量为6%，煅烧温度为1 140 ℃，煅烧时间为90 min情况下，核壳结构烧结陶粒的吸水率为1.25%、膨胀率为1.24%、堆积密度为870.3 kg/m3、筒压强度为10.67 MPa，符合国家标准中高强陶粒的要求（吸水率＜10%、堆积密度等级＜900 kg/m³、筒压强度等级＞6.50 MPa）。③该陶粒碎磨产品（0.075~0 mm）氯离子渗出率为0.000 1%，远低于标准中I类砂≤0.01%的要求。④核壳结构烧结陶粒核芯配合料中的碱渣是促进蓝晶石形成的重要原料，蓝晶石是影响该陶粒强度的关键性矿物，升高煅烧温度和延长煅烧时间均能促进陶粒中含氯化合物的形成，防止掺加碱渣的陶粒中氯离子的渗出。     

泥页岩中黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响

查明黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响,对认识页岩气的赋存和运移产出具有重要意义。针对蒙脱石、伊利石和绿泥石页岩中主要黏土矿物,开展了低温液氮吸附和甲烷等温吸附实验研究。结果表明:(1)黏土矿物孔隙结构复杂,主要由纳米孔组成,孔径2~50 nm的孔隙提供了主要孔隙体积和比表面积,蒙脱石、伊利石和绿泥石中孔分别占到孔隙总体积的81.45%,71.34%和75.36%,比表面积的88.70%,87.70%和90.65%,中孔(2~50 nm)孔隙构成甲烷气体赋存的重要空间。(2)矿物主要发育平行板状的狭缝型孔隙,同时含有少量的墨水瓶形孔。(3)不同黏土矿物气体吸附能力差异明显,蒙脱石、伊利石和绿泥石最大吸附量分别为8.80,3.27和2.69cm3/g。黏土矿物对甲烷吸附主要受控于矿物的中孔比表面积,最大吸附量与矿物的中孔比表面积大小具有强烈的正相关性。     

介孔型硅柱撑蒙脱石的制备及表征

利用溶剂化作用,将辛胺和正硅酸四乙酯同时插层进入十六烷基三甲基有机阳离子型蒙脱石层间,在辛胺的碱性催化作用下,正硅酸四乙酯在蒙脱石层间原位水解得到硅酸及有机物混合插层蒙脱石.将此混合插层化合物在550℃煅烧后得到硅柱撑蒙脱石.用TG-DTA、XRD、TEM和N_2吸附-脱附等技术对所制备的硅柱撑蒙脱石进行了表征.结果表明:蒙脱石经硅柱撑后其比表面积由原始的80m~2/g增大到667m~2/g,孔容达到0.7413cm~3/g,具有介孔结构.     

硅藻土/竹炭复合材料的制备及孔结构表征

本研究以竹炭为主要原料,添加硅藻土,以硅铝复合物为粘结剂,经粘结造粒、表面包覆改性、高温煅烧等工艺,制备了一种新型硅藻土/竹炭复合材料。采用氮吸附法对其孔结构进行表征,结果表明,BET比表面积为142.563m2/g,总孔容为0.156cm3/g,相比竹炭,比表面积有所降低,但总孔容却提高了43.12%,意味着吸附容量增大了;孔隙分布也较合理,微孔率、介孔率和大孔率分别为44.23%、32.05%和23.72%,克服了硅藻土和竹炭孔径分布过窄的缺点。由此表明在竹炭中添加硅藻土制备介孔率高、孔径分布均匀、吸附容量大的吸附材料是一种可行的方法。     

活性炭负载锆柱撑蒙脱石对丁基黄药的吸附性能

通过稀溶液法将聚合阳离子Zr~(4+)柱撑进入提纯钠基蒙脱石(Na-mt)层间合成锆柱撑蒙脱石(Zr-pmtn),再通过浸渍法制备活性炭负载锆柱撑蒙脱石(C/Zr-pmtn)。对C/Zr-pmtn进行的XRD分析表明:Zr-pmtn和活性炭以2∶1的质量比制备的C/Zr-pmtn具有较大的晶面间距。采用C/Zr-pmtn对丁基黄药进行吸附研究,结果表明:1向初始pH=3、浓度为20 mg/L的100 m L丁基黄药溶液中投加0.1 g的C/Zr-pmtn,20℃下吸附50 min,对丁基黄药的吸附量为19.38 mg/g,丁基黄药去除率达99.72%。2C/Zr-pmtn对丁基黄药的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温模型,C/Zr-pmtn对丁基黄药的最大吸附量达72.098 mg/g。可见,C/Zr-pmtn是选矿废水中丁基黄药的高效吸附剂。     

铁尾矿与碱渣基核壳高强陶粒的制备与性能研究

碱渣和细铁尾矿属污染性大宗固体废弃物，为了确定以它们为主要原料制备高强环保陶粒的可能性，进行了核壳结构烧结陶粒的制备工艺条件研究，并对主要工艺条件下烧结陶粒的矿物成分进行了分析。结果表明：①铁尾矿和碱渣用量增大，煅烧温度升高，煅烧时间延长，核壳结构烧结陶粒的吸水率、膨胀率均升高，筒压强度和堆积密度总体均降低，只是在较低煅烧温度、较短煅烧时间情况下核壳结构烧结陶粒的筒压强度均较低。②铁尾矿用量为70%，碱渣用量为6%，煅烧温度为1 140 ℃，煅烧时间为90 min情况下，核壳结构烧结陶粒的吸水率为1.25%、膨胀率为1.24%、堆积密度为870.3 kg/m3、筒压强度为10.67 MPa，符合国家标准中高强陶粒的要求（吸水率＜10%、堆积密度等级＜900 kg/m³、筒压强度等级＞6.50 MPa）。③该陶粒碎磨产品（0.075~0 mm）氯离子渗出率为0.000 1%，远低于标准中I类砂≤0.01%的要求。④核壳结构烧结陶粒核芯配合料中的碱渣是促进蓝晶石形成的重要原料，蓝晶石是影响该陶粒强度的关键性矿物，升高煅烧温度和延长煅烧时间均能促进陶粒中含氯化合物的形成，防止掺加碱渣的陶粒中氯离子的渗出。     

有机质页岩孔隙分形模型的适用性研究

为了深入研究分形理论模型计算不同尺度孔隙分形维数的适用性,以焦页1井龙马溪组页岩与慈页1井牛蹄塘组页岩的钻井岩心样品为研究对象,采用CO_2和N_2等温吸附试验,获得了2组页岩微孔与介孔的吸附数据,并分别结合微孔分形模型和FHH分形模型计算了微孔与介孔的分形维数,讨论了2种模型的有效性。研究结果表明:微孔分形模型适用于计算CO_2吸附数据,可有效表征页岩微孔的分形维数;而选FHH分形模型适用于计算N_2吸附的高压段数据,可有效表征页岩介孔的分形维数。微孔与介孔可具有不同的分形结构,页岩孔隙结构的评价应综合考虑两类孔隙的分形维数。