煤系高岭土的尿素铁法低温活化研究

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1、学校代码：10135论文分类号：O6学号：20154015029研究生类别：全日制硕士学位论文煤系高岭土的尿素铁法低温活化研究Low-TemperatureActivationofCoal-BearingKaolinitebyUrea-IronMethod学科门类：理学一级学科：化学学科、专业：纳米化学研究方向：无机纳米材料及其应用申请人姓名：乌仁道迪指导教师姓名：长山二○一八年六月九日内蒙古师范大学硕士学位论文内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要煤系高岭土是自然界中重要的非金属矿物资源，具有非常高的利用价值。活化是煤系高岭土深加

2、工过程中不可缺少的一个关键步骤。虽然传统的高温煅烧法能够有效地活化煤系高岭土，但其主要缺点是成本高。因此煤系高岭土低温活化方法的研究对降低加工成本以及提高其利用率至为重要。本文首次采用尿素铁活化法对煤系高岭土进行改性，研究了反应物配比、反应温度对活化的影响。在这基础上为了进一步检验该活化方法对其他粘土矿物的适用性，对市售普通天然高岭土、埃洛石、蒙脱土等常见的粘土矿物进行了改性研究。同时为进一步验证改性效果，以改性前后的煤系高岭土和市售普通高岭土为吸附剂，研究了其对次甲基蓝染料溶液的吸附性能。一、以煤系高岭土为原料，采用尿素铁法对

3、其进行改性处理，通过改变反应温度和反应物配比探索最佳活化条件，制备了改性煤系高岭土。用X射线衍射分析（XRD）、N2吸附-脱附及孔径分布分析、红外光谱分析（FT-IR）、磁性分析、透射电镜分析（TEM）、等离子体发射光谱分析（ICP）等表征手段，研究了改性前后煤系高岭土结构的变化及改性机理。结果表明，当煤系高岭土、硝酸铁、尿素的质量比等于1:3.5:3（即Fe3O4/煤系高岭土质量比=4/6），反应温度等于250℃时，活化效果最佳，这时煤系高岭土的晶体结构基本上被破坏。2活化煤系高岭土经盐酸处理后其比表面积达到253.1m/g，

4、比改性前3+原矿大10倍；Al离子的溶出率达到69.2%。二、采用尿素铁活化法对市售天然高岭土、埃洛石、蒙脱土进行了改性处理，并用XRD、N2吸附-脱附及孔径分布分析、FT-IR、磁性分析、TEM、ICP等表征手段，研究了改性产物的结构、比表面积以及形貌等。结果表明，在上述最佳条件下尿素铁活化法同样能够破坏以上3种粘土矿物的晶体结构，使其转化为无定形结构。改性后的2市售天然高岭土、埃洛石和蒙脱土的比表面积分别达到140.5m/g、22168.6m/g和150.8m/g，这与改性前的原矿相比，分别提高了18.7、3.6和2.3倍。

5、三、以改性前后的煤系高岭土和市售天然高岭土作为吸附剂，研究了其对次甲基蓝染料溶液的吸附性能，探索了溶液pH、吸附时间、内蒙古师范大学硕士学位论文溶液的初始浓度、温度等因素对吸附的影响。结果表明，改性后的煤系高岭土和市售天然高岭土对次甲基蓝的极限吸附量分别达到168.2mg/g和171.0mg/g，比改性前（分别为88.2mg/g和45.7mg/g）提高了很多。关键词：煤系高岭土，尿素铁法，埃洛石，蒙脱土，吸附内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTCoal-bearingkaoliniteisanimportantnonmet

6、allicmineralresourceinnature,withaveryhighvalue.Activationisanindispensablekeystepinthedeepprocessingofcoal-bearingkaolinite.Althoughthetraditionalhigh-temperaturecalcinationmethodcaneffectivelyactivatecoal-bearingkaolinite,butithasadisadvantageofhighcost.Therefore,t

7、heresearchonthelow-temperatureactivationmethodofcoal-bearingkaoliniteisimportantforreducingtheprocessingcostandincreasingtheutilizationrate.Inthisstudy,thecoal-bearingkaolinitewasmodifiedbyurea-ironactivationmethodforthefirsttime.Theeffectsofreactantratioandreactiont

8、emperatureonactivationwerestudied.Inordertofurthertesttheapplicabilityofthisactivationmethodtootherclayminerals,theactivationofthre