硼吸附材料的制备及其吸附性能的研究.pdf

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1、硼吸附材料的制备及其吸附性能的研究中文摘要本论文通过几种不同的实验方法，制备了几种硼吸附材料，并对溶液中硼酸进行了吸附实验探究。通过热重（TG-DSC）曲线确定材料煅烧的最佳温度，红外光谱（FT-IR）、X射线衍射图谱（XRD）和扫描电镜（SEM）对所制备材料的结构和形貌进行表征。通过静态批试法，探究了不同吸附剂投加量、吸附初始pH值、吸附时间、不同吸附温度等因素对水中硼酸吸附效果的影响，并且通过对吸附时间和吸附温度实验数据的拟合，探讨出各个材料的最佳吸附条件及吸附机理。实验结果如下：（1）采用共沉淀法成功制备Mg-Al-Ce水滑石材料。当溶

2、液初始pH值小于8.0时，改变pH值对吸附效果的影响不大，但当pH值大于8.0时，吸附容量有一个明显的下降趋势。这是因为在较高pH值下，溶液中的H3BO3会转化为-B(OH)4，抑制了材料对硼酸的吸附效果。吸附的最佳吸附剂投加量为0.2g，硼酸初始浓度为200mg/L。硼酸吸附过程在160分钟时达到吸附平衡，使用Lagrange准一级、准二级动力学模型对实验数据进行拟合，发现吸附更符合准二级动力学模型，说明材料吸附过程中涉及了化学反应过程。通过吸附等温线可以得到吸附过程为一个自发吸热的过程，采用Langmuir热力学方程和Freundlich

3、热力学方程对实验数据进行拟合，结果发现实验结果更符合Langmuir热力学模型，说明吸附过程为单分子层吸附。（2）采用共沉淀法成功制备Mg-Al-Zr多金属复合氧化物材料。制备过程中最佳煅烧温度为400℃；吸附初始pH值、温度等因素对吸附效果影响较大，当初始pH值在6.0以下（溶液呈现酸性）时，硼酸的吸附效果均处于较高水平，当pH值大于6.0时，pH值变化对吸附效果具有较大影响，随pH值的升高吸附效果明显降低；温度变化对吸附效果影响显著，当吸附温度在298K~323K范围内时，随温度的升高，吸附效果具有一定程度的增大；通过计算以及使用Lang

4、muir等温方程、Freundlich等温方程对实验数据进行拟合，得出吸附过程为单分子层吸附过程，并且由反应熵变控制反应的进行。通过Lagrange准一级动力学方程和准二级动力学方程对吸附时间数据进行拟合，结果表明准二级动力学方程对实验数据拟合程度更高，说明吸附过程是以化学反应为主。（3）采用水热合成法成功制备了Zn-Co金属有机框架材料。吸附pH值对硼酸的吸附影响较大，当溶液处于酸性或弱碱性时，材料对硼酸具有较好的吸附效果，当溶液处于碱性时，材料对硼酸吸附效果较弱；温度变化也对吸附有一定I的影响，当温度在298K~323K范围内时，随温度的

5、升高，吸附效果逐渐变大。通过使用Langmuir热力学模型以及Freundlich热力学模型对数据的拟合，以及对数据的计算，可以得出，材料对硼酸的吸附行为是一个吸热的过程，并且是由熵变来控制反应的进行。分别使用Lagrange准一级动力学和准二级动力学方程动力学数据进行拟合，结果与准二级动力学模型的相关系数更高，可以说明吸附过程是通过化学反应完成的。关键词：硼酸，吸附，水滑石，金属复合氧化物，金属有机骨架材料IIPreparationofBoronAdsorptionMaterialsandTheirAdsorptionEffectonBor

6、icAcidAbstractHere,severaldifferentexperimentalmethodswereusedtopreparedifferenttypesofadsorbentmaterials.Thesematerialswereusedtostudytheadsorptionofboricacidinaqueoussolution.TheexperimentsusedtheTG-DSCcurvetodeterminetheoptimaltemperatureforthecalcination;ThroughFT-IR,XR

7、D,SEMandEDScharacterizedthestructureandmorphologyofthepreparedmaterial.Theboricacidwereinvestigatedbyusingastatictestbatchofthesematerials,anddiscussedtheeffectofdifferentadsorbentdosage,theinitialpHvalue,contacttimeandadsorptiontemperatureinadsorptionprocess.Theadsorptiont

8、emperaturedatawasfittedbyLangmuirandFreundlichmodel,andthedataofcontacttimewasfitt