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天然沸石和铁改性方解石联合覆盖对底泥铜和铅释放的控制效果及机制

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环境化学 2022年第8期41卷 2729-2741页

作者：张宏华柏晓云林建伟詹艳慧张志斌浙江工业大学膜分离与水科学技术研究院杭州310032 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 山东建筑大学市政与环境工程学院济南250101

本研究考察了天然沸石和铁改性方解石联合覆盖对水体底泥中铜(Cu)和铅(Pb)释放的控制效果,并探讨了相关的控制作用机制.结果发现,天然沸石(NZ)和铁改性方解石(FeCA)对水中Cu^(2+)和Pb^(2+)具有较好的吸附能力;与Langmuir模型相比,NZ对水... 详细信息

本研究考察了天然沸石和铁改性方解石联合覆盖对水体底泥中铜(Cu)和铅(Pb)释放的控制效果,并探讨了相关的控制作用机制.结果发现,天然沸石(NZ)和铁改性方解石(FeCA)对水中Cu^(2+)和Pb^(2+)具有较好的吸附能力;与Langmuir模型相比,NZ对水中Cu^(2+)和Pb^(2+)的等温吸附行为更适合采用Freundlich模型加以描述;与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合用于描述FeCA对水中Cu^(2+)和Pb^(2+)的等温吸附行为;根据Langmuir模型计算确定的NZ和FeCA对水中Cu^(2+)的最大单分子层吸附量分别为7.98mg·g^(-1)和27.2mg·g^(-1),而NZ和FeCA对水中Pb^(2+)的最大单分子层吸附量分别为75.4 mg·g^(-1)和1150 mg·g^(-1).显然,FeCA对水中Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附能力优于NZ.NZ单独覆盖、FeCA单独覆盖以及NZ/FeCA联合覆盖均可以显著地降低底泥中Cu和Pb向上覆水体中释放的风险,且NZ和FeCA的联合覆盖控制底泥中Cu和Pb向上覆水体中释放的效率高于NZ的单独覆盖.NZ和FeCA联合覆盖不仅可以有效地降低上覆水-底泥垂向剖面上DGT(薄膜梯度扩散技术)有效态Cu和Pb的浓度,而且可以降低底泥-水界面Cu和Pb扩散通量.被NZ和FeCA联合覆盖层所吸附的Cu主要以可氧化态和残渣态这两种形态存在(占总量的91.5%),而Pb的存在形式则为残渣态(48.8%)>可还原态(26.9%)>可交换态(17.2%)>可氧化态(7.16%).NZ和FeCA联合覆盖对底泥中DGT有效态Cu和Pb的削减,对于其控制底泥中Cu和Pb向上覆水体中释放是至关重要的.

关键词：底泥天然沸石铁改性方解石联合覆盖铅铜

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天然沸石/橡胶复合材料的制备及其性能研究

天然沸石/橡胶复合材料的制备及其性能研究

作者：程欣宇沈阳化工大学

学位级别：硕士

天然橡胶(NR)因具有良好的弹性、绝缘性等优异的特点,被广泛应用于汽车、航天、医疗等领域。但为了满足不同的应用要求,通常会添加各种填料才能满足实际工业需求,达到其使用价值。炭黑作为橡胶中最重要的补强剂,对橡胶的机械和耐磨等性... 详细信息

天然橡胶(NR)因具有良好的弹性、绝缘性等优异的特点,被广泛应用于汽车、航天、医疗等领域。但为了满足不同的应用要求,通常会添加各种填料才能满足实际工业需求,达到其使用价值。炭黑作为橡胶中最重要的补强剂,对橡胶的机械和耐磨等性能都有明显的改善作用。然而炭黑在加工中高能耗、污染大,造成巨大的环境压力。近年来,由于“绿色橡胶”理念的兴起,人们尝试将低成本、低能耗、高性能、无污染的天然矿物作为橡胶的补强填料。本文围绕天然沸石展开研究,首先对三种天然沸石的结构和组成进行表征分析,并将斜发沸石作为替代炭黑的补强填料,研究了沸石的添加量对天然橡胶复合材料性能的影响。再将天然沸石进行表面改性,进一步改善沸石在橡胶基体中的分散性及与非极性橡胶的相容性,对改性后沸石对橡胶复合材料的硫化性能,动态热机械性能(DMA)及力学等性能的影响进行研究。具体研究工作如下:(1)本文对三种天然沸石结构进行XRD、SEM、XRF等表征分析,并将其中一种沸石与炭黑复配补强天然橡胶,研究天然沸石的添加量对天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明,三种天然沸石都是多种矿物晶体的混合物,我们选用斜发沸石添加到橡胶中;当沸石替代10份炭黑时(沸石10份、炭黑40份),复合材料的拉伸强度达到最大值为20.51 MPa。与纯炭黑复合材料相比,其拉伸强度提高8.5%。(2)为提高沸石在橡胶中的分散效果,增强沸石与橡胶的界面相互作用,通过硝酸对天然沸石进行酸处理并用双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(S)对天然沸石(NZ)进行接枝改性,对橡胶复合材料的硫化性能,动态热机械性能及力学等性能进行研究。结果表明,经酸处理后天然沸石(HZ)骨架脱铝呈疏水性,且硅烷成功接枝到天然沸石表面。添加S-HNZ的橡胶复合材料焦烧时间(Tc10)和正硫化时间(Tc90)均缩短,硫化反应速率加快;另外,与NR相比,NR/S-HNZ的300%定伸应力和拉伸强度分别提高了46.7%和10.8%;DMA结果显示,NR/S-HNZ储能模量(E’)和玻璃化转变温度(Tg)均高于NR。(3)为减少硅烷化过程中乙醇生成,采用绿色溶剂—离子液体改性沸石。通过氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(AMI)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMI)两种离子液体改性沸石。结果表明,两种离子液体都能改善沸石与橡胶基体的界面相互作用,加快复合材料的硫化速度,并且离子液体AMI表现出更好的增强效果。

关键词：天然沸石酸处理硅烷化离子液体天然橡胶

天然沸石提质处理污水厂低浓度氨氮的实验研究

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现代化工 2021年第S01期41卷 129-133页

作者：闫智杰崔建国李红艳张峰太原理工大学环境科学与工程学院山西晋中030600

为探索解决污水处理厂氨氮出水标准不断提高而带来的处理技术难题,配制了氨氮浓度为10 mg/L的模拟废水,考察了利用天然沸石作为吸附剂对其进行处理的效果,研究了影响处理效果的主要因素,并探讨了去除机理。结果表明,天然沸石对低浓度氨... 详细信息

为探索解决污水处理厂氨氮出水标准不断提高而带来的处理技术难题,配制了氨氮浓度为10 mg/L的模拟废水,考察了利用天然沸石作为吸附剂对其进行处理的效果,研究了影响处理效果的主要因素,并探讨了去除机理。结果表明,天然沸石对低浓度氨氮具有显著的去除效果;p H、吸附时间、吸附剂投加量、沸石粒径对氨氮的去除率均有影响。在pH 7.0、沸石投加量为12 g/L、粒径为0.6~0.9 mm、吸附时间为60 min的条件下,沸石对氨氮的去除率达到80.38%,剩余氨氮小于2.0 mg/L,出水可达到GB 3838—2002地表水Ⅴ类标准。该工艺在污水处理厂提质中具有重要的应用价值。

关键词：天然沸石低浓度氨氮选择性吸附污水厂提质

天然沸石改良黑土的物理力学性质及其微观结构

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中国水土保持科学 2019年第5期17卷 120-127页

作者：张凡冀晓东马媛媛李鑫媛北京林业大学水土保持国家林业局重点实验室北京100083 碧桂园控股有限公司北京100193

黑土的物理力学性质及微观结构是黑土的基本性质,能够反应黑土的抗侵蚀能力。以松辽平原黑土为研究对象,将天然沸石按照5种比例掺配到土壤中,经过60 d花盆培养,采用三轴压缩实验法、环刀法、压汞仪法等方法测定5组土壤的力学性质、物理... 详细信息

黑土的物理力学性质及微观结构是黑土的基本性质,能够反应黑土的抗侵蚀能力。以松辽平原黑土为研究对象,将天然沸石按照5种比例掺配到土壤中,经过60 d花盆培养,采用三轴压缩实验法、环刀法、压汞仪法等方法测定5组土壤的力学性质、物理性质及微观结构变化规律。结果表明:1)随着天然沸石掺配量的增加,黑土的黏聚力逐渐增大并与天然沸石掺配量呈正相关关系,内摩擦角均较对照组增大但与天然沸石掺配量没有明显的规律,黑土土壤密度变大,总孔隙度减小。2)天然沸石可以改变黑土的颗粒间和团粒内部的孔径分布。随着天然沸石掺配量的增加,黑土的微观结构发生变化,总孔体积呈减小趋势,较小直径的孔隙所占比例升高。3)选取10%天然沸石掺配量改良黑土比较经济合理;因此,天然沸石能够改善黑土的力学性质、物理性质及微观结构,进而有效提升黑土的黏聚力。

关键词：土壤改良黑土天然沸石力学性质微观结构

天然沸石的水热与功能化改性及重金属污染物处理效能机制

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天然沸石的水热与功能化改性及重金属污染物处理效能机制

作者：于佳乐陕西科技大学

学位级别：硕士

近年来,以天然沸石为代表的环境矿物材料因其良好的污染物净化功能以及储量丰富、价廉易得和环境友好等特性,受到了日益广泛地关注,利用其开发的吸附剂等材料已在诸多污染治理领域得到了应用。然而,目前能被大规模工业利用的天然斜发沸... 详细信息

近年来,以天然沸石为代表的环境矿物材料因其良好的污染物净化功能以及储量丰富、价廉易得和环境友好等特性,受到了日益广泛地关注,利用其开发的吸附剂等材料已在诸多污染治理领域得到了应用。然而,目前能被大规模工业利用的天然斜发沸石的硅铝比大多为4～6,其可交换阳离子数量相对较少,且还存在比表面积较低,微孔/介孔含量低,难回收和再生利用率不高等问题,极大影响了其在重金属等污染物处理中的应用。为此,本论文围绕上述问题开展了大量研究工作,主要内容和结果如下:（1）采用河北承德围场地区天然斜发沸石,对其进行水热碱处理改性以制备低硅铝比、高阳离子交换性能的Na-P沸石吸附剂,探讨水热碱处理浓度、水热温度和时间等对水热产物组成结构的影响及其机理,深入研究所制备Na-P沸石的组成结构特征和镉离子去除性能。研究表明,通过调控碱处理浓度、水热温度和时间等关键影响因素,可实现天然斜发沸石向Na-P型沸石的转变。当碱处理浓度为3 mol/L、水热温度为100℃和水热时间12 h时,可获得纯度较高的Na-P沸石。Na-P沸石的Si/Al比为2.25,显著低于天然沸石的4.15,且其Na+含量较天然沸石提升5倍以上;Na-P沸石对镉离子的吸附容量为35.7 mg/g,较天然斜发沸石提升7倍。（2）在磁性四氧化三铁表面包覆氧化硅制备得到高比表面积磁性氧化硅,将其与Na-P沸石复合制备得到高比表面积多级孔磁性沸石基吸附剂。深入研究材料的结构、表面形貌、孔结构等特征,考察其对镉离子和亚甲基蓝染料的去除效果并阐明其机理。研究表明:当pH值为6、磁性颗粒/硅酸钠摩尔比为1:8时,可得到氧化硅包覆良好的磁性颗粒。将其与Na-P沸石复合后所得的磁性沸石的比表面积达82 m2/g,含有微孔和介孔。其对镉离子和亚甲蓝均具有优异的吸附性能。镉离子和亚甲基蓝的吸附平衡时间分别为22 min、1 min,吸附容量分别为37.9 m2/g、9.89 mg/g,较天然沸石样品的吸附容量分别提升8倍和1.3倍。此外,该磁性沸石的饱和磁化强度为4.57 emu/g,具有良好的回收效率。（3）在天然沸石水热碱处理的基础上,向体系中添加不同比例的偏铝酸钠和硅酸钠以调控体系的硅铝比,研究体系硅铝比对水热产物组成、结构和性能的影响并阐明其机理。考察材料对镉离子的去除性能及其机理。研究表明,添加偏铝酸钠后所得水热产物均为P型沸石;随着偏铝酸钠比例的增加,水热产物的硅铝比不断降低。随着偏硅酸钠比例的增加,水热样品的硅铝比不断提高,所得水热产物先为P型沸石,后为方沸石,之后为方钠石。添加偏铝酸钠后所得水热样品对镉离子的去除效果显著高于添加偏硅酸钠的样品,这与其更低的硅铝比有关。

关键词：天然沸石水热碱处理磁性氧化硅硅铝比重金属离子

天然沸石对松嫩平原黑钙土理化性质和保水能力的影响

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北京林业大学学报 2018年第2期40卷 51-57页

作者：马媛媛戴显庆彭绍好杨光冀晓东北京林业大学水土保持国家林业局重点实验室北京100083 河南省电力勘察设计院海外事业部河南郑州450007

【目的】通过研究天然沸石掺配量对于松嫩平原黑钙土理化性质和土壤水分特征曲线的影响,来研究天然沸石改良黑钙土的保水能力的效果,为改良土壤保水性提供理论参考。【方法】采用天然沸石改良土壤,进行60 d花盆培养,环刀法测量土壤密度... 详细信息

【目的】通过研究天然沸石掺配量对于松嫩平原黑钙土理化性质和土壤水分特征曲线的影响,来研究天然沸石改良黑钙土的保水能力的效果,为改良土壤保水性提供理论参考。【方法】采用天然沸石改良土壤,进行60 d花盆培养,环刀法测量土壤密度,公式法计算土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度。离心机法测定土壤水分特征曲线。【结果】天然沸石改良黑钙土试验中,土壤密度随沸石掺配量的增加而增大,呈正相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤密度增加最为显著;毛管孔隙度和总孔隙度均随掺配量的增加而减小,呈负相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤的通气孔隙度为最大。各掺配量下土壤的持水能力结果为:20%天然沸石(NZ)>15%NZ≈10%NZ>5%NZ>CK。各组土壤的水分特征曲线均能用Gardner模型拟合。Gardner模型方程的拟合系数a、b均随持水能力增强而减小,呈负相关关系;随饱和含水率升高而增大,呈正相关关系。将饱和含水率和拟合系数a进行拟合,结果显示决定系数(R2)为0.941 8。【结论】在进行土壤持水能力改良时,利用10%天然沸石掺配量比较经济可行。土壤饱和含水率高,不一定水分特征曲线初始水平就高。各项试验结果说明,利用天然沸石可以有效改良砂壤黑钙土的保水能力,为黑土区土壤改良提供试验和理论参考。

关键词：黑钙土土壤改良保水性天然沸石

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改性天然沸石对橡胶复合材料性能的影响

精细化工 2022年第7期39卷 1473-1480页

作者：程欣宇刘艳吉李政付琬璐姜岩王娜沈阳化工大学辽宁省特种功能材料合成与制备重点实验室辽宁沈阳110142 沈阳先进涂层材料产业技术研究院有限公司辽宁沈阳110142

为了提高沸石在橡胶中的分散效果,增强沸石与橡胶的界面相互作用,采用硝酸和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物对天然沸石(NZ)进行复合改性,制得复合改性沸石(S-HNZ)。然后,将改性沸石与天然橡胶(NR)混炼制备沸石/天然橡胶复合材料,研... 详细信息

为了提高沸石在橡胶中的分散效果,增强沸石与橡胶的界面相互作用,采用硝酸和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物对天然沸石(NZ)进行复合改性,制得复合改性沸石(S-HNZ)。然后,将改性沸石与天然橡胶(NR)混炼制备沸石/天然橡胶复合材料,研究不同改性沸石对天然橡胶性能的影响。采用XRD、BET、接触角测量仪及SEM对改性前后的NZ进行了表征,研究了橡胶复合材料的硫化性能、动态热机械性能及力学性能。结果表明,经硝酸处理后天然沸石(HNZ)骨架脱铝,且硅烷成功接枝到天然沸石表面。添加S-HNZ的橡胶复合材料(NR/S-HNZ)焦烧时间和正硫化时间均缩短,硫化反应速率加快;另外,与NR相比,NR/S-HNZ的300%定伸应力和抗拉强度分别提高了46.7%和10.8%;NR/S-HNZ储能模量(E')和玻璃化转变温度均高于NR,表明经复合改性后,复合材料的交联密度增加,形成较强的交联网络,极大提高了沸石与橡胶大分子链间的界面结合力。

关键词：天然沸石酸处理硅烷化复合改性橡胶助剂

La/Al天然沸石对水中F^(-)的吸附及再生

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化工新型材料 2024年第1期52卷 214-219页

作者：钱程张峰榛曾奇龚长林四川轻化工大学化学工程学院自贡643000

以天然沸石为原料,制备La/Al负载天然沸石,用于水中F^(-)的吸附,并对其吸附动力学、等温吸附性能、再生能力和吸附机理进行探讨。结果表明,该吸附剂对F^(-)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,在298K温度条件下,理论最大吸附量为... 详细信息

以天然沸石为原料,制备La/Al负载天然沸石,用于水中F^(-)的吸附,并对其吸附动力学、等温吸附性能、再生能力和吸附机理进行探讨。结果表明,该吸附剂对F^(-)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,在298K温度条件下,理论最大吸附量为19.2mg/g。pH的升高不利于F^(-)的吸附。Cl^(-)、NO_(3)^(-)对F^(-)的吸附影响较小,而HCO_(3)^(-)和H_(2)PO_(4)^(-)的存在不利于F^(-)的吸附。在0.5mol/L NaOH条件下,经过5次循环再生,吸附剂对F^(-)的吸附量降低16.7%。SEM、BET、EDS-mapping和XPS分析表明,F^(-)的吸附机理主要为配体交换。

关键词： La/Al 天然沸石 F^(-)吸附再生

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天然沸石湿法超细粉磨及表面改性研究

非金属矿 2019年第4期42卷 13-15页

作者：胡杰于福家陈晓龙楚文成张陶忠丛国龙东北大学资源与土木工程学院

采用搅拌磨和湿法改性装置对天然沸石进行粉磨-改性试验,研究了不同研磨条件对粉磨效果的影响,并探讨了硅油和钛酸酯两类改性剂对天然沸石湿法改性的效果。结果表明:在不添加助磨剂时,磨矿质量分数控制在50%可获得最高的磨矿效率。聚丙... 详细信息

采用搅拌磨和湿法改性装置对天然沸石进行粉磨-改性试验,研究了不同研磨条件对粉磨效果的影响,并探讨了硅油和钛酸酯两类改性剂对天然沸石湿法改性的效果。结果表明:在不添加助磨剂时,磨矿质量分数控制在50%可获得最高的磨矿效率。聚丙烯酸钠对天然沸石有很好的助磨作用,添加0.6%的聚丙烯酸钠能使磨矿产率提高10百分点。二甲基硅油和钛酸酯JN-114对沸石都有改性效果,二甲基硅油改性沸石的效果较好,产品活化指数可达到97.06%,接触角为106.5°。

关键词：天然沸石超细粉磨改性活化指数