不同金属改性的镁铝水滑石的吸附性能研究

论文总字数：16891字

摘 要

本文通过采用共沉淀法，以NaOH和Na2CO3为沉淀剂 , 控制反应时PH值为10左右，干燥20小时（干燥温度为90、80、60°C），反应晶化5h（75℃），煅烧5h（550℃），从而合成不同金属含量的层状结构完整的MgAl、CuMgAl、FeMgAl类水滑石，通过XRD及FI-IR表征分析 MgAl、CuMgAl、FeMgAl类水滑石，优选实验方法考察反应溶液PH值，反应温度、催化剂加入量、亚甲基蓝浓度等不同影响条件对亚甲基蓝脱色率的影响程度对其吸附性能研究探讨。

关键词：含铜（铁）类镁铝水滑石；吸光度；废水处理

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Abstract

In this paper, by using co-precipitation method, NaOH and Na2CO3 as sedimentation agent, control reaction PH value of about 10, drying 20 hours (drying temperature of 90, 80, 60°C), reaction crystallization 5h (75 ℃), calcination 5h (550 ℃), In order to synthesize the MgAl, CuMgAl and FeMgAl water talc with different metal content, the water talc of MgAl, CuMgAl and FeMgAl was analyzed by XRD and FI-IR characterization, and the PH value of reaction solution, reaction temperature, catalyst addition quantity and The effect of methylene blue concentration and other different influencing conditions on the decolorization rate of methylene blue was discussed in the study of its adsorption performance.

Key words: copper containing (iron) magnesium aluminum water talc; absorbance; wastewater Treatment

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 引言 1

1.1 水滑石概述 1

1.2 结构特征 1

1.3 双金属氢氧化物的性质 1

1.3.1 酸碱性 1

1.3.2 可调控性 2

1.3.3 记忆效应 2

1.3.4 热稳定性 2

1.3.5 红外吸收性能 2

1.4 水滑石制备的方法 3

1.4.1 共沉淀法 3

1.4.2 阴离子交换法 3

1.4.3 水热合成法 3

1.4.4 焙烧还原法 4

1.5 水滑石的应用 4

1.5.1 在催化剂领域的应用 4

1.5.2 在医药领域的应用 4

1.5.3 红外，紫外阻隔吸收材料 4

1.5.4 阻燃剂和PVC热稳定剂 4

第2章 实验部分 6

2.1 主要试剂 6

2.2 仪器与设备 6

2.3 实验步骤 7

2.3.1 水滑石的合成 7

2.3.2 不同影响条件反应的吸光度 8

2.3.3 分析与表征方法 9

第3章 实验结果分析与讨论 10

3.1 Cu（Fe）MgAl类水滑石红外分析 10

3.2 XRD分析 10

3.3 影响因素不同对吸附效果的影响 11

3.3.1 亚甲基蓝标准曲线 11

3.3.2 三种不同掺杂金属镁铝水滑石与脱色率的关系 11

3.3.3 PH与脱色率的关系 12

3.3.4 反应温度与脱色率的关系 13

3.3.5 加入量与脱色率的关系 14

3.3.6 亚甲基蓝浓度与脱色率的关系 14

第4章 实验总结 16

致 谢 17

参考文献 18

第1章 引言

1.1 水滑石概述

人们对水滑石的认识和研究得到了进一步了解。在上个世纪二十年代初期人们通过研究发现水滑石具有加氢催化活性这一特征。一个世纪后，Feitknecht第一次使用混合金属盐溶液和碱金属氢氧化物反应了创建合成水滑石，并提出了一个两层结构模型的想法^[1]。有优异催化性能的稀土元素引入到晶格骨架中，通过催化苯酐与正己醇的酯化反应，表明样品具有催化活性。

Allmann等人对水滑石类化合物的晶体结构进行了测定，并于1969年首次确认了水滑石类化合物具有层状结构^[2]。在大量的实验后他们发现，LDHs的层状结构与水镁石Mg(OH)2的结构及其相似，这两种化合物都是由M9O6八面体共用棱形成，通过氢键缔合形成层间，也就是说A1³ 在一定的半径范围将位于图层面板类似于Mg² 的离子是被取代的晶体，在图层面板中离子的八面体带正电，过剩的正电荷将与可交换的阴离子（如：CO3^2-）等负电荷相抵消，所以整体的使水滑石呈现出电中性。

水滑石类化合物主要是由水滑石和类水滑石构成，它是一种阴离子型层柱材料^[3]。水滑石（Mg6A12(OH)16CO3H2O）是典型的天然矿物，随着经济科学的发展，在制药、农药、油漆、防火阻燃、功能高分子材料等领域其也是已经被广泛应用及研究。

1.2 结构特征

镁铝水滑石（Mg/Al Layered double hydroxides简称Mg/Al-LDHs）是由自由交换的层间阴离子层状双光基的八面体结构化合物^[5]。LDHs的结构和水镁石Mg(OH)2的结构相似都是层与层之间的细胞层顶部堆叠在一起的正八面体结构，由MgO6八面体共用棱构成，层板上带正电荷是因为Al³ 可在一定范围内把位于层上的Mg² 同晶取代^[6]。

其化学分子式为：

[M² 1-xM³ x(OH)2](A^n-)x/nyH2O。

分子式表示M² 和M³ 代表的二价和三价金属阳离子与A^n-层间可交换阴离子进行交换，金属元素的含量变化X是指当二价阳离子和三价阳离子的摩尔结晶范围在2~4之间类水滑石材料的结晶度好^[6]。

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