鄂尔多斯地区煤矸石合成A型沸石吸附剂及其对Pb2%2B、Cd2%2B的吸附性能研究

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1、学校代码：10135论文分类号：O65学号：20154015012研究生类别：全日制硕士学位论文鄂尔多斯地区煤矸石合成A型沸石吸附剂及其对Pb2+、Cd2+的吸附性能研究SynthesisofZeoliteAfromCoalGangueofOrdosandItsAdsorptionforPb2+、Cd2+学科门类：理学一级学科：化学学科、专业：分析化学研究方向：环境分析化学申请人姓名：夏彬指导教师姓名：王晓丽教授二〇一八年六月九日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研，

2、究工作及取得的研究成果，尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯囯家机密一、商业秘密及其他合法权益。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢＾签名：曰期：＞。＞８年石月曰ｙ关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并

3、向国家有关部门或机，允许论文被查阅和借阅构送交论文的复印件和磁盘，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子一致文档的内容和纸质论文的内容相。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：导师签名：曰期：別阵Ｚ月曰？内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要煤矸石是煤炭开采、洗选过程排放的固体废弃物，其大量堆积会给生态环境带来严重危害。煤矸石因含有丰富的SiO2、Al2O3成分，可作为廉价原料合成沸石

4、吸附剂。A型沸石有良好的分离吸附能力。本实验以内蒙古鄂尔多斯煤矸石为原料，水热合成沸石吸附剂，探究初始物料硅铝比、碱度、晶化温度及晶化时间对产物结构及结晶的影响，确定合成A型沸石吸附剂的适宜条件，同时利用XRD、FT-IR、BET、SEM对A型沸石的结构、形态及化学性质进行了分析。将合成的A型沸石作为吸附剂，探究了其对Pb2+、Cd2+的吸附过程及吸附机理，不仅为处理重金属废水提供了一种廉价有效的吸附材料，而且达到了以废治废的目的。研究结果如下：(1)以煤矸石为原料，采用水热法合成沸石吸附剂，探究了

5、合成A型沸石吸附剂的影响因素并确定了适宜的合成条件。结果表明：初始物料硅铝比直接决定产物的结构，晶化温度及时间很大程度影响沸石晶体的成核及生长速率，而体系的碱度对产物的结构、晶体尺寸都有显著影响。A型沸石吸附剂在较低硅铝比条件下可以被合成，晶化温度太高或晶化时间太长A型沸石易发生转晶形成SOD沸石，且其在中性或弱碱性介质中较稳定。因此选择调整初始物料的硅铝比为1.5，在晶化温度85-95℃，体系的碱度为n(Na2O):n(SiO2)=1.0，晶化反应8h时，可以合成出纯相A型沸石。(2)通过对合成的

6、沸石进行XRD、FT-IR、SEM、BET分析，结果表明：本实验以煤矸石为原料，成功合成了晶型结构完整、呈立方体结构的A型沸石，平均粒径为3-4μm。对沸石进行比表面积及孔径分析可知，A型沸石的比表面积约为4m2·g-1，且其主要由孔径分布均一的微孔组成，按HK方程计算所得的产品的孔径分布在0.4-0.8nm之间。(3)对吸附条件进行优化及动力学拟合，研究结果表明：吸附剂用量、溶液pH值、重金属离子的初始浓度、吸附时间是影响吸附的主要因素。确定Pb2+、Cd2+初始浓度为100mg·L-1，沸石投加

7、量为0.15g，调节含Pb2+溶液的初始pH为4，含Cd2+溶液保持初始酸度6.28，置于恒温振荡器中以200r·min-1的转速恒温振荡60min，此时A型沸石对Pb2+、Cd2+去除率和吸附量均达到最大，分别是96.23%、32.08mg·g-1和94.86%、I内蒙古师范大学硕士学位论文31.62mg·g-1。A型沸石对重金属Pb2+、Cd2+的吸附过程均能用拟二级吸附速率方程进行描述，说明吸附过程有化学吸附作用，且吸附在60min即可达到平衡，Weber-Morris方程说明颗粒内扩散不是吸

8、附过程唯一的速率控制步骤，在达到平衡前的速率控制步骤可能受液膜扩散和颗粒内扩散共同影响。(4)等温吸附实验表明：Langmuir等温吸附模型(R2>0.9992)能更好的描述A型沸石对Pb2+、Cd2+的吸附过程，说明沸石对两种金属离子的吸附为单分子层吸附。由Langmuir模型计算得到的A型沸石对重金属Pb2+、Cd2+-1。R的最大饱和吸附量为51.28、49.26mg·gL数值均在0-1之间，说明吸附易于进行，合成的A型沸石有良好的吸附能力。(5)煤矸石与A型沸