改性膨润土的制备与表征及对松香酸吸附性能的研究

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我国天然膨润土的储量仅次于美国,居于世界第二位,并且膨润土由于具有比表面积大、吸附性强、高分散性等特征,所以得到了众多研究者的重视。天然膨润土的物化性质不理想,不能高效的发挥其自身的优势;另外,我国开采技术水平低、设备比较落后,造成的浪费现象比较严重。因而,加大对膨润土新产品、新工艺的开发力度显得迫在眉睫。由于我国造纸原料的紧缺,造纸厂加大了对废纸利用的力度。但是在二次纤维回收利用的过程中,遇到的最大问题就是如何高效处理废纸胶粘物。胶粘物中最主要成分是树脂,因而本文选用松香酸作为模拟胶粘物,通过改性膨润土对松香酸的吸附研究,从而探索出去除胶粘物的新方法和新试剂。本实验以单因素的试验方法为基础,首先,确定了天然膨润土提纯、锂化改型的工艺条件,并且通过XRD对提纯、改型效果进行了表征;然后再以锂基膨润土为原料,通过硅烷偶联剂(KH550)进行有机改性,并将改性后的膨润土用于对松香酸进行吸附研究,最后对其吸附松香酸的机理进行了初步的研究。通过对建平天然膨润土性质的研究,实验测得天然膨润土的性质为:膨胀容为10.36mL/g,pH为8.6、胶质价为19.26mL/3g、吸蓝量为37.64g/100g、阳离子交换量为64.53mmol/100g;由此可以看出,建平天然膨润土具有较好的物理化学性质,为进一步提纯、锂化改型提供了良好的条件。实验测得建平天然膨润土的蒙脱石含量为74%,因而采用湿法提纯工艺。实验表明:辽宁建平膨润土的最佳提纯工艺为六偏磷酸钠用量为0.5%、液固比12:1、离心时间9min、离心转速为2500r/min、膨润土温度为60℃。提纯后的膨润土蒙脱石的含量达到了92%,膨胀容为44.56mL/g、pH值为8.7、胶质价为42.65mL/3g、吸蓝量为56.42g/100g、阳离子交换量为78.68mmol/100g;跟天然膨润土相比,提纯后的膨润土的理化性能都有了一定的提高,为再进一步膨润土改性奠定了基础。实验以提纯膨润土为原料,以胶质价和膨胀容作为评价膨润土锂化改型的效果。当选用Li2CO3作为锂化剂时,最佳膨润土锂化条件为:溶液体系pH值在7~8之间、m(Li2CO3):m(H2C2O4)=8:10、反应时间为1.5h、反应温度为80℃、矿浆浓度为5%。由提纯膨润土和改型膨润土的XRD可以看出,膨润土的d(001)由提纯过的1.46694nm变成了改型后的1.25472nm,这就表明锂化改型取得了成功。试验以制备的锂化膨润土为实验原料,用硅烷偶联剂(KH550)作为改性剂,制备得到有机膨润土。通过红外、热重和SEM对其进行了表征。结果表明:通过KH550改性锂基膨润土取得了初步的成功。然后将有机膨润土作为实验原料,用其对松香酸进行吸附研究,结果表明:膨润土对松香酸吸附量的最佳条件为:反应时间90min,反应温度50℃,松香酸浓度500mg·L-1,膨润土用量200mg·L-1。最后,对有机膨润土吸附松香酸的机理进行了初步的研究,从而对有机膨润土的性能有更好的了解。
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