论文部分内容阅读
层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简写为LDHs),又称类水滑石化合物(Hydrotalcite like compound,简写为HTlc),是一种典型的阴离子型层状化合物,层板常为二、三价金属阳离子,层间为可交换阴离子,LDHs的阴离子交换能力与层间的阴离子电荷数和离子半径有关。天然矿物水滑石的层间阴离子为碳酸根,在一定温度下焙烧,碳酸根分解、层板脱羟基,生成双金属氧化物,该氧化物在适当阴离子水溶液中,可以重新恢复到原来的层状结构,称“结构记忆效应”。 利用LDHs层间硝酸根离子的可交换性能脱除水体中的卤离子。层板电荷密度越大、离子交换容量越高,脱除效果越好。通过XRD、FT-IR、TG-MS等表征手段证实了硝酸根LDHs脱除卤离子的机理为卤离子LDHs与层间硝酸根的离子交换反应。LDHs对F-、Cl-、Br-、I-的最大脱除量分别为88.7、170.6、483.1、295.9mg/g。由于碘离子与硝酸根交换能力弱,交换不完全,对碘离子的实际脱除量低于理论离子交换容量(339.1mgI-/g)。硝酸根LDHs脱卤离子的吉布斯自由能(△G0)为负值,表明卤离子与层间硝酸根离子的交换是自发过程;标准焓变(△H0)为正值,表明卤离子与层间硝酸根离子的交换是吸热反应;熵变(△S0)与阴离子水合焓有关,硝酸根LDHs脱氟与脱氯为熵增过程,而脱溴与脱碘为熵减过程。LDHs脱除F-、Cl-、Br-、I-的动力学数据拟合结果表明:硝酸根LDHs对F-、Cl-、Br-、I-的脱除过程符合准二级动力学模型,脱除速率常数大小顺序为kF>kCl>kBr>kI,反应活化能随卤离子电负性、荷径比的增加而降低。卤离子与LDHs层间硝酸根的交换能力顺序为F->Cl->Br->I-。 利用碳酸根离子在酸性条件下可以分解成CO2脱离体系的性质,以MgAl-CO3LDHs对酸性高氟废水进行脱氟。XRD、FT-IR、元素分析等表征手段证实了LDHs的脱氟机理为酸性条件下氟离子对碳酸根离子的交换。考察了体系pH值对碳酸根LDHs脱氟效果的影响,pH越低,脱氟效果越好。用Langmuir-Freundlich(L-F)等温