活性氧化铝制备及其对氟离子吸附性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:icqn2007
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采用溶胶凝胶法以成本低廉、绿色无毒的六水合氯化铝为前驱体,通过正交实验设计制备了活性氧化铝超细粉体。为了解决超细粉体易团聚且不易回收的难题,采用静电纺丝法制备了活性氧化铝纳米纤维,采用浸渍法制备了玄武岩纤维毡负载活性氧化铝。利用红外(FTIR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对材料进行了表征,并研究了三种形态活性氧化铝对氟离子的吸附性能和吸附动力学。  制备活性氧化铝粉体的结果表明,当勃姆石溶胶中铝离子初始浓度C(Al3+)=0.75mol/L时,所得干凝胶在空气气氛下550℃煅烧1.5h后可得到纳米γ-Al2O3。采用静电纺丝法以AlOOH为铝源,纺丝助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVPK90)含量为9%时,所制备的凝胶纤维均匀、表面光滑、不粘连,烧结所得纳米纤维直径为10-80nm。采用浸渍法制备玄武岩纤维毡负载活性氧化铝时,将玄武岩毡预在350℃热处理后,浸渍于粘度为3.9mPa·s的勃姆石溶胶时,活性氧化铝负载量可达60.25%,负载的活性氧化铝分布均匀且无结块脱落现象。  在氟离子吸附实验中,随着接触时间的延长,三种形态活性氧化铝的氟离子吸附量均呈增大趋势,然后达到吸附饱和,吸附量保持不变。超细粉体60min吸附饱和,吸附量为0.587mg/g,氟离子去除率为97.8%;纳米纤维45min吸附饱和,吸附量为0.592mg/g,氟离子去除率为98.7%;玄武岩纤维毡负载活性氧化铝30min吸附饱和,吸附量为0.593mg/g,氟离子去除率为98.8%。随着氟离子浓度增大,超细粉体和玄武岩纤维负载活性氧化铝的氟离子吸附量均增大。在pH=3~8范围内,超细粉体在pH=6时吸附量最大,玄武岩纤维毡负载活性氧化铝在pH=4时吸附量最大。粉体吸附机理主要是物理吸附,玄武岩纤维毡负载活性氧化铝吸附机理主要是离子交换。  动力学研究表明,三种形态活性氧化铝对氟离子的吸附动力学过程均符合准二级动力学;孔内扩散和液膜扩散均是是活性氧化铝吸附氟离子吸附速率的控制步骤。
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