高岭石矿物学特征及吸附与再生性能研究

作     者：谢宇风 

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田亚铭

授予年度：2022年

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

主      题：高岭土 矿物学特征 高温煅烧 吸附 再生 

摘      要：高岭土是二八面体1︰1型层状硅酸盐矿物,其结构为微晶结构或隐晶质结构,构造为块状构造或土状集合体。高岭土因自身结构的特殊性,具有较大比表面积与吸附容量、稳定性好等优点,高岭土在工业废水治理方面表现出极佳的应用前景,引起众多科研学者的关注。本论文首先通过X射线荧光光谱仪、X射线粉晶衍射分析、热重分析、扫描电镜等技术手段,探究高岭土和不同煅烧温度下高岭土的矿物学特征。以高岭土为载体,制备了高岭土/焦磷酸铜复合材料,考察了不同条件下高岭土、高岭土/焦磷酸铜复合材料对亚甲基蓝染料的吸附性能。采用物理再生法和化学再生法分别对吸附饱和后的高岭土与高岭土/焦磷酸铜复合材料的可再生性能进行初步探索。论文主要研究内容和结果如下: （1）高岭土经过煅烧,对其晶体结构和微观形貌有较大影响。高岭土在25～1200℃的加热过程中大致分为自由水和少量羟基脱出、大量脱出羟基及相转变三个阶段。高岭石在500℃以下煅烧,其特征衍射峰（001）晶面与（002）晶面的衍射峰峰位明显向低角度偏移,其晶面间距d001由0.717nm增加至0.724nm,d002由0.358nm增加至0.359nm。 （2）影响高岭土对亚甲基蓝的吸附性能较大因素为高岭土的粒径大小、投加量、吸附时间长短、溶液pH值、吸附温度高低。高岭土粒径为80目,吸附时间为120分钟,高岭土投加量为4g/L,初始浓度为20mg/L,室温,溶液pH值为碱性条件下高岭土有较佳的吸附性能,对亚甲基蓝去除率达94%以上。吸附行为符合准二级吸附动力学方程与Langmuir等温吸附线模型。 （3）不同的热改性温度对高岭土吸附亚甲基蓝的性能有较大影响。高岭土热改性温度在25～400℃以内,对其吸附亚甲基蓝的性能影响较小。但500℃以上的热改性高岭土吸附性能明显下降,热改性温度大于500℃时需考虑煅烧温度对高岭土吸附性能影响。 （4）机械混合法制备的高岭土/焦磷酸铜复合材料,其化学再生法的较佳再生条件为:H2O2的投加量为4%,反应温度45℃,反应时间240分钟。经过6次吸附-再生循环后对亚甲基蓝的去除率保持在88%以上,该复合材料具有较佳的稳定性并且其重复性较好。