南阳麦饭石性能及改性研究

【摘要】：麦饭石是一种保健药石,也是一种吸附性矿物,具有生物活性、吸附性、双向调节pH值、溶出性、矿化性、无毒无害性等多种特性。近年来,由于经济的发展,一方面,人们生活水平提高,对保健越来越重视;另一方面,环境污染特别是水质污染越来越严重,威胁人们的健康生活。麦饭石由于其良好的吸附性和低廉的价格,是一种治理水质污染经济实用的选择,其溶出性和矿化性对人体保健很有帮助。因而人们对利用麦饭石来制作保健产品,通过改性来改善麦饭石的吸附性能,提高其对无机、有机污染物及细菌等的吸附性,增强其去除水质污染物的能力,拓宽其应用范围,提高其利用价值的研究越来越多。 本文研究了南阳麦饭石的溶出性能、pH值双向调节性能,并且以硫酸铵为吸附质,分别用热处理、硫酸、氢氧化钠、HPAM和部分钠盐、钾盐、镁盐和铵盐溶液为改性方法或改性剂,探讨了其对南阳麦饭石吸附硫酸铵溶液中铵氮的影响,根据其改性前后对铵氮吸附率的变化,比较了各种方法的特点和优劣,总结了改性规律,确定了最优改性手段,为南阳麦饭石的广泛应用提供依据。 研究表明:南阳麦饭石在水中能溶出Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Na、Mn、Zn、B等多种常量和微量元素,溶出性能良好,对水溶液pH值有双向调节作用,调节幅度△pH为1～1.5。麦饭石用量增加及吸附时间延长,其对铵氮的吸附率随之增加。南阳麦饭石对溶液中铵氮既有物理吸附又有离子交换吸附,其物理吸附速率符合Langmuir吸附速率方程,离子交换吸附量是物理吸附量的8.23倍。 选用不同方法和改性剂改性的南阳麦饭石对铵氮的吸附率不同,吸附率从大到小依次为:盐溶液改性＞HPAM改性＞碱改性＞CK＞酸改性＞热处理改性(按各方法的最高吸附率计)。不同盐溶液改性的麦饭石对铵氮的吸附率也不同,吸附率从大到小为:钠盐＞钾盐＞CK＞镁盐＞铵盐(按最高吸附率计)。在实验范围内,对南阳麦饭石原样煅烧时,温度以300℃,时间不超过4h为宜。酸碱改性时,硫酸改性南阳麦饭石最适宜条件为:温度:90℃;改性时间:1h;用量:16.7mL/g;浓度:0.5mol/L。氢氧化钠改性南阳麦饭石最适宜条件为:温度:常温;改性时间:5h;用量:41.7mL/g;浓度:2.5mol/L。HPAM改性时,适宜的改性条件为:PAM水解度:30%;PAM水解时间:3h;HPAM浓度:0.3%(wt%)。对于南阳麦饭石,钠盐中Na_2SO_4改性麦饭石对铵氮的吸附效果最好。Na_2SO_4适宜的改性麦饭石的条件为:温度:常温;改性时间:0.5h～1h;用量:12.5mL/g～25mL/g;浓度:0.5mol/L～1.0mol/L;pH值:7。