稻壳灰制备有序介孔氧化硅及吸附性能研究

ｔｈａｎ ｍｕｃｈ
ｏｆ
ＩＩ
硕士论文
稻壳灰制备有序介孔氧化硅及吸附性能研究
Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｒｉｃｅ
Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｂｌｕｅ
ｈｕｓｋ
ａｓｈ，ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，２，４一ＤＮＴ，
ＩＩＩ
目录
硕士论文
目
录
摘兰耍。。．。．。。。．。．。。。。。。。．．．。。。。．……．．…。………。。。．。．．。。．。．。。．。．。。。。．。。．．．．。．Ｉ
ｃｏｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ａｓ
ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．１１１ｅ
ＣＨ３－ＭＣＭ－４ １
ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ
ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ： ａｎｄ ｐｏｓｓｅｓｓ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＳＢＡ－－１ ５ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．１１１ｅ ｈｉｇｈ
ａｎｄ
ＣＨ３・－ＳＢＡ・・１ ５ ｐｏｓｓｅｓｓ
ａｎ
ｏｒｄｅｒｅｄ ２Ｄ
１．１研究的目的和意义……………………………………………………………………１ １．２稻壳灰概述…………………………………………………………………………．．１
１．２．１稻壳灰的化学组成及物化特性………………………………………………ｌ １．２．２稻壳灰的研究及应用现状……………………………………………………１ １．２．３稻壳灰在水处理中的应用……………………………………………………２ １．３介孔材料概述………………………………………………………………………。４
ａｎｄ ｔｈｅｎ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｒｍ
ｂｙ ｔｈｅ ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｂｌｕｅ ｏｎｔｏ ＣＨ３－ＳＢＡ－１ ５ ｗａｓ ２６３ｍｇ／ｇ，ｗｈｉｃｈ ｌａｒｇｅｒ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｒｏｍ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ．
２．２．４样品表征……………………………………………………………………．．１２ ２．３结果与讨论…………………………………………………………………………１２
ｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅｎ
ｆｏｒｍ ａｎ
ｓｕｒｆａｃｅ
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎｏｒ－ａｃｃｅｐｔｏｒ ｃｏｍｐｌｅｘ
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｔ ｔｈｅ
ａ
ｓｉｌｏｘａｎｅ
ｐｌａｕｓｉｂｌｅ
ａｎｄ
ｔｈｅ ａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ｏｆ ｔｈｅ ２，４－ＤＮＴ ｍａｙ ｂｅ ｐｏｓｔｕｌａｔｅｄ ａｓ
ｆｉｎａｌ
ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｗｈｅｒｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｍｅｔｈｏｄ ｗｏｕｌｄ ｂｅ
ｏｆ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｓｕｃｈ ｅｒｒｏｒｓ．Ｒｅｄｌｉｃｈ－Ｐｅｔｅｒｓｏｎ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ
ｉｓｏｔｈｅｒｍ Ｗａｓ ｍｏｓｔ
ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄａｔａ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ
１．５．１选题目的、意义………………………………………………………………８
１．５．２主要研究内容…………………………………………………………………８
２稻壳灰制备介孔ＲＨＭＣＭ．４１和ＣＨ３．ＭＣＭ．４１及结构表征研究………１０
２．１引言……………………………………………………………………………………………………………．１ ０
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
ｏｎ
Ｈｏｗｅｖｅｒ’ｍｏｓｔ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｈａｖｅ
ｈｏｔ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ ａｓｈ
ａ
ｌｏｗ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂａｓｅｄ
ｔｈｅ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ
硕士论文
稻壳灰制备有序介孔氧化硅及吸附性能研究
摘
要
稻壳是稻米加工后的副产品，经燃烧后产生大量的稻壳灰，且大都没有被处理利用，
严重污染环境。吸附是去除水中污染物的有效方法之一，但常规的吸附材料大多存在吸
附容量较低的缺点。因此，针对水中污染物的吸附去除这一热点问题，本文研究开发了 以稻壳灰为硅源合成有序介孔氧化硅材料，首先采用水热合成ＲＨＭＣＭ．４１和ＳＢＡ．１５； 采用共缩聚法合成法了硅烷化ＭＣＭ．４１和ＳＢＡ．１５，用来吸附水中污染物。将其应用于
关键词：稻壳灰，介孔二氧化硅，功能化，吸附，２，４．ＤＮＴ，亚甲基蓝
Ａｂｓｔｒａｃｔ
硕士论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ ｉｓ
ａ
ｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔ ａｆｔｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｐｒｏｄｕｃｅｄ
ａ
ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓ ｗａｓｔｅ ｏｆ ｆｉｃｅ ｈｕｓｋ ａｓｈ
ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｈａｓ ｃａｕｓｅｄ ｇｒｅａｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐａｉｄ ｔｏ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ
水处理过程中，考察其对水中不同污染物的吸附去除效果及机理。结果表明：
对ＲＨＭＣＭ．４１和ＣＨ３．ＭＣＭ．４１的表征结果表明：ＲＨＭＣＭ．４１和ＣＨ３．ＭＣＭ．４１都 具有二维六方介孔结构，ＣＨ３．ＭＣＭ．４１仍然保留了较高的比表面积（６１３ｍ２／ｇ）和孔径 （３．４１ｎｍ），壁厚（１．５４ｎｍ）有一定的增加。对２，４．ＤＮＴ的吸附研究结果表明ＣＨ３．ＭＣＭ．４１ 在偏中性条件（ｐＨ＝６．８２）下更容易吸附２，４．ＤＮＴ，且吸附性能比ＲＨＭＣＭ．４１有了明显 的提高，吸附稳定性更强。ＣＨ３．ＭＣＭ．４１吸附２，４．ＤＮＴ的机理可能为疏水作用和２，４．ＤＮＴ 上的苯环与ＣＨ３．ＭＣＭ－４１表面的Ｓｉ．Ｏ．Ｓｉ形成电子供体／受体配位作用。 对ＳＢＡ．１５和ＣＨ３．ＳＢＡ．１５的表征结果表明：ＳＢＡ．１５和ＣＨ３．ＳＢＡ．１５都具有二维六 方介孔结构。ＣＨ３．ＳＢＡ．１５的比表面积（４７３ｍ２／ｇ）和孔径（４．３８ｎｍ）略有减少，壁厚 （６．９８ｎｍ）有一定的增加。应用Ｏｒｉｇｉｎ软件线性和非线性拟合方法探寻吸附体系的等温
Ａｂｓｔｒａｃｔ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ＩＩ
ｌ绪论………………………………………………………………………………………．………．…。１
线，结果发现，非线性拟合可以避免因线性变形导致的同一等温线拟合产和Ｚ的值的
差异和参数计算的误差，Ｒｅｄｌｉｃｈ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等温吸附方程可以较好的描述ＣＨＨ．ＳＢＡ．１５吸 附亚甲基蓝体系，其次为Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温方程，而Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温方程的拟合度较差。吸 附实验中ＣＨ３．ＳＢＡ．１５对亚甲基蓝的最大吸附容量为２６３ｍｇ／ｇ，与文献中常用吸附剂材 料相比显示了相当大的吸附容量。
研究生签名：
盘拯！＆
Ⅻｆ；年弓月沙日
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研究生签名：
益丛监
ｂ侈年弓月缈日
ａｎ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｏｒｄｅｒｅｄ ２Ｄ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ
ＲＨＭＣＭ－４ １
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＣＨ３－ＭＣＭ－４ １
ｗａｌｌ
ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ
（６ １ ３ｍＺ／ｇ），ｐｏｒｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ（３．４ １ ｎｍ），ｐｏｒｅ
ｔｈａｎ ＲＨＭＣＭ一４ １
ａｔ ｎｅｕｔｒａｌ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ（ｐＨ＝６．８２）．Ｔｈｅ
ｂｅｔｗｅｅｎ
ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ
ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔ ｂｙ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ２，４－ＤＮＴ
ａｎｄ ＣＨ３－ＭＣＭ－４ １
ｓｐｅｃｉｆｉｃ
ｓｕｒｆａｃｅ（４７３ｍ２／ｇ）ａｎｄ
ｐｏｒｅ
ｄｉａｍｅｔｅｒ
（４．３ ８ｎｍ）ｈａｖｅ
ｓｏｆｔｗａｒｅ
ａ
ｓｌｉｇｈｔ
ｄｅｃｒｅａｓｅ，ｐｏｒｅ ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（６．９８ｎｍ）ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ
１．３．１介孔材料的的合成……………………………………………………………４ １．３．２介孔材料的合成机理…………………………………………………………５
１．３．３介孔Ｓｉ０２材料的功能化及应用………………………………………………７ １．４以稻壳灰为硅源合成介孔Ｓｉ０２……………………………………………………．８ １．５本课题选题的目的、意义和主要研究内容………………………………………．．８
ＭＣＭ－４ １ ａｎｄ