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阴离子型层状结构水处理功能材料

任志峰  
【摘要】:随着对类水滑石(LDHs)及其焙烧产物(CLDH)的形成机理、结构特征等问题的深入认识,不断地开拓它们的应用领域已成为国际上研究的主要趋势;水体污染和水资源短缺是国际上所面临的共同问题,因此很有必要利用由于LDHs独特的层状结构所导致的结构记忆效应、层间阴离子的可交换性和CLDH的吸附性能等,开拓它们在水处理方面的应用。 本论文首先对所使用的工业LDHs及其CLDH的化学组成、晶体结构、热分解行为、比表面积等进行了表征。预处理后的LDHs具有良好的层状晶体结构:它们实际的Mg/Al摩尔比和Zn/Al摩尔比与制备时投料摩尔比基本相符:LDHs在焙烧过程中随着温度升高,逐渐失去水和层间CO_3~(2-),并逐渐失去了层状晶体结构。 根据LDHs的结构记忆效应和层间阴离子的可交换性,以不同Mg/Al摩尔比的LDHs与CLDH分别去除水中的Cl~-、PO_4~(3-)和苯酚等阴离子,发现500℃~600℃焙烧后的镁铝CLDH对阴离子去除率较高,特别是发现其中以Mg/Al摩尔比为4的CLDH去除效果最好,Mg/Al摩尔比为2的CLDH去除效果最差;1gCLDH最大能去除约1.68mmol的Cl~-,而且对苯酚的去除率最高能达到80%以上;去除阴离子后CLDH部分恢复了LDHs层状晶体结构,溶液呈碱性;去除温度对去除效果有影响。根据理论分析,认为CLDH去除阴离子主要是通过结构记忆效应非表面吸附实现的。 根据LDHs和CLDH的吸附性能,用LDHs与CLDH去除污水中的有机物,发现500℃左右焙烧的CLDH降低污水中的COD和浊度效果好于焙烧前的LDHs。 根据锌铝CLDH的杀菌特性,用锌铝LDHs与锌铝CLDH杀灭水中的细菌,发现500℃左右焙烧的锌铝CLDH杀菌效果最好,24小时细菌基本全部杀死;Zn/Al摩尔比为3的CLDH优于Zn/Al摩尔比为2的CLDH;CLDH的用量越大杀菌效果越好。


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