论文部分内容阅读
除了二氧化硅和三氧化铝,氧化铁是地壳内含量最丰富的金属氧化物,其主要形式有三种:氧化亚铁(Fe O)、赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)。丰富的铁资源吸引了研究者探索磷酸铁化学键合陶瓷材料的合成方法。本文提出利用四氧化三铁和磷酸的反应制备磷酸铁化学键合陶瓷。分别利用XRD、SEM等测试方法,研究了铁磷比和缓凝剂等影响因素对抗压强度、物相组成和凝结时间的影响,进一步研究了磷酸铁化学键合陶瓷对Cr(Ⅵ)的吸附性能。研究表明:铁磷比和缓凝剂显著影响磷酸铁化学键合陶瓷抗压强度和凝结时间。当铁磷比为3:1时,磷酸铁化学键合陶瓷取得最大压强,其1d,3d,7d和28d的抗压强度分别为19.68MPa,26.83MPa,30.14MPa and 36.45MPa。缓凝剂可以显著延长凝结时间并提高抗压强度。当硼酸掺量为4%时,28d的抗压强度最高,其值为44.57MPa。通过XRD和SEM表征可以发现,磷酸和四氧化三铁的反应生成的非晶相物质为磷酸铁化学键合陶瓷的粘结相。当缓凝剂的添加量大于6%时,材料中形成了Fe(H2PO4)2·2H2O和Fe5(PO4)3(OH)5两种新晶体。通过静态吸附试验系统地研究了磷酸铁化学键合陶瓷在不同条件下吸附Cr(Ⅵ)离子的效果,结果表明:随着添加量的增大,去除率逐渐增大,但是吸附量逐渐降低。溶液p H对磷酸铁化学键合陶瓷吸附Cr(Ⅵ)离子的效果影响较大,当p H<2时,去除率高于90%。虽然强酸性条件下的去除效率较高,但是随着溶液p H的增大,去除率逐渐降低,在中性和碱性条件下去除效果不太理想。吸附动力学和热力学的研究表明:磷酸铁化学键合陶瓷对Cr(Ⅵ)离子的吸附行为可利用准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述,这表明吸附过程属于单分子层吸附。吸附机理研究发现,磷酸铁化学键合陶瓷对Cr(Ⅵ)离子的吸附,主要是剩余的四氧化三铁颗粒通过静电引力作用吸附溶液中的Cr(Ⅵ)离子。