深海粘土制备系列分子筛及吸附研究

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在陆地高质量粘土资源日益枯竭的今日,作为拥有丰富粘土资源的海洋又重新进入了人们的视野中。据统计大洋粘土和软泥的资源量分别为2.1×107 km3和3.1×107 km3,资源潜力十分巨大。本文针对深海粘土自身的特点,采用水热合成法制备了系列分子筛,同时对分子筛进行了xrd、ft-ir以及sem等表征分析,并探究了其在吸附领域的应用。首先利用深海黏土合成了系列分子筛。将深海粘土提纯烘干,除去砂矿物,并测试其物相组成和化学组成。然后利用碱溶液,在水热的条件下将粘土矿物结构打开,添加一定量的矫正剂和模板剂等使溶出的元素重组结晶,得到了系列的分子筛,即方沸石、八面沸石和钙霞石。实验结果表明,碱度、晶化温度和时间对沸石的合成有很大的影响。优化出最佳的合成条件如下:方沸石:硅铝比为2:1,晶化温度为180℃,晶化时间16小时,氢氧化钠浓度为0.6mol/L,该条件下合成的方沸石比表面积为26.908m2/g。八面沸石:硅铝比为3:1,晶化温度为110℃,晶化时间为12小时,氢氧化钠浓度为4.75mol/L,该条件下合成的八面沸石比表面积为22.792m2/g。钙霞石:滤液与导向剂体积比为10:2,晶化温度160℃,晶化时间为16小时,氢氧化钠浓度为5mol/L,该条件下合成的钙霞石比表面积为23.506m2/g。其次,分别利用优选条件下合成的三种沸石样品进行了CO2和重金属离子Cu2+的吸附实验。结果为:方沸石对CO2的吸附量为48.271m2/g,八面沸石对CO2的吸附量为17.965m2/g,钙霞石对CO2的吸附量为32.520m2/g。而沸石对Cu2+离子的吸附受到吸附时间、离子浓度和沸石投入量的影响,实验结果显示:当初始Cu2+浓度为80mg/L,吸附时间为4h,沸石投入量为1.5g/L的条件下,方沸石对溶液中Cu2+的去除率最高,达到97.63%;当初始Cu2+浓度为60mg/L,吸附时间3h,沸石投入量为1g/L的条件下,八面沸石对溶液中Cu2+的去除率最高,可达98.38%;当初始Cu2+浓度为60mg/L,吸附时间为3h,沸石投入量为1.5g/L的条件下,钙霞石对溶液中Cu2+的去除率最高,可达98.90%。本文利用深海粘土合成了系列分子筛并探究其在吸附领域的应用,扩展了深海粘土的应用领域,为未来开发大洋资源提供了方向,具有一定的实际意义和理论意义。
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