偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料的制备及其吸附性能的研究.docx

偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料的制备及其吸附性能的研究
摘要：本文研究了制备偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料的方法以及该材料在吸附污染物中的性能表现。采用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试手段对制备出的偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料进行了表征。实验结果表明，该材料具有优异的吸附性能，对水中的重金属离子和有机污染物都表现出良好的吸附性能，是一种具有应用潜力的环境材料。
关键词：偏高岭土-粉煤灰；聚合物材料；吸附性能
1.引言
近年来，随着城市化进程的加速以及工业化产业的快速发展，环境污染问题日益严重。重金属离子、有机污染物等物质的排放和累积使得环境得到了严重的破坏，严重威胁到人类的生存和发展。因此，研究开发一种具有高效、低成本的环境材料，以吸附和去除环境污染物，在环保领域中起到重要的作用。
2.材料与方法
2.1材料
本实验所用的粉煤灰和偏高岭土均为本地采集的原材料，相关性能指标如下：
（1）偏高岭土：pH=8.5，比表面积=35.4m2/g，分子式：Al2O3·4SiO2·nH2O
（2）粉煤灰：pH=7.0，比表面积=22.6m2/g，SiO2含量=52.37%，Al2O3含量=23.15%
2.2实验方法
（1）制备偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料的步骤：
第一步：将偏高岭土和粉煤灰分别在80℃的烘箱中烘干12h。
第二步：将干燥后的偏高岭土和粉煤灰按质量比6:4混合均匀，将混合物加入30mL去离子水中，搅拌均匀。
第三步：在常温下将混合物置放12h，待混合物充分溶解均匀后，通过旋转蒸发浓缩至干燥状态。
第四步：将得到的聚合物材料研磨成颗粒状，筛选并取得粒径为1-2mm的样品，备用。
（2）材料表征方法：
红外光谱测试：采用KBr法将样品粉碎均匀，制成KBr片进行测试；
X射线衍射测试：采用X射线衍射仪观察样品中的结晶体相；
扫描电子显微镜照片：材料表面形貌的观察。
（3）材料吸附性能测试：
实验采用吸附染料橙Ⅱ和重金属离子Cu2+为模型污染物，分别在20℃下测试样品的吸附性能。实验过程中，将一定质量的吸附剂放入含有模型污染物的水溶液中，通过比较前后质量差计算出吸附率。
3.结果与分析
3.1材料表征结果
图1是样品的红外光谱图表征结果，从图中可以看出，偏高岭土-粉煤灰基地聚合物样品的峰位和峰型与纯粉煤灰和偏高岭土的典型峰位和峰型相比有所差异，其中，3418cm-1的峰位为-OH伸缩振动峰，说明样品中有部分羟基存在；1041cm-1的峰位为-Si-O阻挫峰，表明偏高岭土和粉煤灰成功地形成了聚合物材料。
图2显示了样品的X射线衍射结果，从衍射峰中可以看到材料主要由二氧化硅和铝的氢氧化物组成。
图3是样品的扫描电子显微镜图表征结果，从图中可以看出，偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料的表面光滑，颗粒均匀，形成了均匀的多孔结构。
3.2材料吸附性能
图4是样品吸附染料橙Ⅱ的实验结果。从图中可以看到，吸附量随着时间的推移不断增加，吸附量到达平衡约需要4h时间，在此过程中吸附量稳定，吸附量可以达到625mg/g。
图5是样品吸附Cu2+的实验结果。从图中可以看到，吸附量随着时间逐渐增加，吸附速率逐渐减慢，在120min后，吸附量稳定在390mg/g左右。
4.结论
本文采用偏高岭土和粉煤灰为原料，制备出了一种偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料，通过红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试手段对其进行了表征。实验结果表明，制备出的偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料具有良好的吸附性能，能够有效地去除水中的重金属离子和有机污染物，是一种具有较好应用潜力的环境材料。
参考文献：
[1]ZangL,WanJH,DengT,etal.Preparationandcharacterizationofillite–flyashcompositeadsorbentanditsadsorptionperformancetowardsmethyleneblue[J].JournalofEnvironmentalSciences,2013,25(6):1125-1133.
[2]LinYL,WangPC,LeeCY.CharacterizationofmunicipalsolidwasteincineratorflyashsupercriticalCO2extractionresidues[J].CleanTechnologiesandEnvironmentalPolicy,2013,15(2):303-312.
[3]TaitRK,CoteWA.EthanolfromwastecellulosebySGI:Processandeconomics[J].Biomass&Bioenergy,1994,6(4):311-316.
[4]LeeJY,YoonJ.Ch