蛭石及其加工产物的吸附性能研究

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我国蛭石矿产资源较为丰富,是具有潜在优势的非金属矿产之一。新疆尉犁县且干布拉克蛭石矿床是目前发现的最大蛭石矿床之一,估计总蛭石储量居世界第二。因此加强对蛭石矿产的基础研究具有重要的经济意义。   基于工业蛭石具有良好的加热膨胀性、阳离子交换性和吸附性,对采自新疆尉犁蛭石矿的工业蛭石样品进行膨胀处理(包括热膨胀、微波膨胀和微波化学膨胀三种)和对微波化学膨胀工业蛭石进行酸活化处理以及对工业蛭石直接进行酸活化处理制得活性工业蛭石和活性膨胀蛭石,并对处理后的样品进行了XRD、比表面积和/或脱色率等分析。考察了酸浓度、时间、温度等实验参数对酸活化样品脱色性能的影响,确定了最佳工艺条件。对酸活化样品的脱色率进行了测定。   酸活化后的样品,H+溶出了层间阳离子和水化阳离子,如Ca2+、Na+、K+等,以及八面体中的Mg2+、Fe2+、Fe3+等。这导致酸活化产物产生大量的缺陷,比表面积增加,因而具有更强的吸附性和脱色性,可用作吸附剂和脱色剂。研究结果如下:   (1)采用甲醛缩合法测定工业蛭石的阳离子交换容量,随着蛭石粉体粒度的增加,蛭石的阳离子交换容量逐渐增加,当蛭石粉体的粒度为200目时,蛭石样品的CEC是99.80 mmol/100g(2)由样品的化学成分分析可知:膨胀蛭石样品的化学成分主要为SiO2和MgO,其次为Al2O3、K2O和Fe2O3,Na2O、CaO和TiO2等氧化物含量很低,与蛭石原料基本一致。   (3)微波化学膨胀蛭石的膨胀倍数最大,微波膨胀蛭石次之,热膨胀蛭石的膨胀倍数最小。在微波化学膨胀中,双氧水分子进入工业蛭石样品层间,微波过程中蛭石层间水和双氧水分子迅速分解在蛭石层间产生更大的压力,使蛭石产生更好的膨胀效果。   (4)由活性膨胀蛭石与活性工业蛭石对比分析可得:当活化温度和活化时间相同时,制备活性工业蛭石样品的浓度是3.0 mol/L,而制备活性膨胀蛭石样品的浓度却为2.5 mol/L。   (5)通过试验获得工业蛭石酸活化的最佳工艺条件为:在粒度为100目、液固比为20 mL/g条件下,硫酸浓度确定为3.0 mol/L,活化温度确定为90℃,活化时间确定为3 h;而膨胀蛭石酸活化的最佳工艺条件为:在粒度为100目、液固比为20 mL/g条件下,硫酸浓度确定为2.5 mol/L,活化温度确定为90℃,活化时间确定为3 h。   (6)在酸活化工业蛭石的最佳工艺条件下,酸活化后样品脱色率为88.64%:而酸活化膨胀蛭石样品的比表面积为458.76 m2/g,脱色率为96.15%,活性度为226。   蛭石的层间物具有可交换性,因此表现出良好的吸附性能,在食用油精制脱色、石油净化、污水处理、核废物处理等方面具有广泛的用途。
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