论文总字数：19317字

摘 要

SiO₂气凝胶纳米级孔隙尺寸和高孔隙率等独特的空间网络结构决定了材料优异吸附性能。纳米SiO₂由于巨大的比表面积和均匀的孔尺寸，在金属离子吸附方面有着重要作用。通过对SiO₂气凝胶的表面碱基改性，从而提高气凝胶对金属离子吸附性能。本文首先采用溶胶-凝胶法结合乙醇超临界技术，以正硅酸四乙酯、水、乙醇体积配比为25：6：80制备SiO₂湿凝胶，APTES 为改性剂、制得碱基改性SiO₂ 气凝胶。采用多种现代分析手段对碱基改性前后气凝胶结构进行表征，表征表明：红外图中962 cm^-1 附近属于Si-OH 的特征峰消失，碱基改性成功，改性过后的粒径均在1-50nm。研究研究改性工艺条件对气凝胶表面碱基基团的影响，研究吸附离子与碱基基团的性能关系，分析气凝胶微观结构对金属离子吸附性能的影响，研究表明：改性过后的SiO₂气凝孔径体积更大，活性更强，更适合对铜离子的吸附，通过各个因素对碱基改性 SiO₂ 气凝胶的吸附性能的研究，实验表明：最有利于碱基改性SiO₂气凝胶对铜离子的吸附的溶液的pH是在3.5以上，温度为55 ^oC，时间是3h，铜离子浓度为0.7 mg/ml，吸附剂的添加剂的量为15g/L，实验表明在合适的条件下，碱基改性SiO₂气凝胶对铜离子的吸附几乎可以达到100％，所以碱基改性SiO₂气凝胶是对于铜离子来说是一种特别好的吸附剂。

关键词：碱基改性 SiO₂ 气凝胶 金属离子 吸附

Metal ion adsorption properties of modified bases SiO₂ aerogel

Abstract

SiO₂ aerogel nano scale pore size and high porosity and other unique network structure determines the excellent adsorption properties of the material. Nano-SiO₂ due to the huge surface area and uniform pore size, plays an important role in terms of metal ion adsorption. By surface modification base of SiO₂ aerogel, thereby enhancing the metal ion adsorption performance of the air aerogel. Firstly, the sol - gel method combined with supercritical drying proced to prepare SiO₂ aerogel, And aerogel modified bases, wich used a variety of modern analysis means of modified bases around the a aerogel structure characterization, after modified SiO₂ aerogel had larger pore volume，more active，more suitable for the adsorption of copper ions.Through the various factors on the adsorption properties of modified bases SiO₂ aerogel research, We can know: the pH most conducive bases modified SiO₂ aerogel adsorption of copper ions in the solution was 3.5 or more, the temperature was 55 ^oC , time was 3h, the copper ion concentration was 0.7 mg / ml, the amount of sorbent additives was 15g / L.

Keywords: modified bases; SiO₂ aerogel ;metal ion ;adsorption

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 二氧化硅气凝胶材 1

1.3 碱基改性二氧化硅气凝胶材料 2

1.4 金属离子处理技术的现状 2

1.4.1 化学沉淀法 2

1.4.2 电化学法 3

1.4.3 膜分离法 3

1.4.4 吸附法 3

1.5 研究目的和内容 4

1.5.1 研究目的 4

1.5.2 研究内容 4

第二章 碱基改性SiO₂气凝胶材料的制备 6

2.1 引言 6

2.2 碱基改性SiO₂气凝胶制备原理与分析 6

2.3 实验原料与仪器 8

2.3.1 实验原料 8

2.3.2 实验仪器 8

2.4 碱基改性SiO₂气凝胶的制备 9

2.4.1 凝胶的制备方法选择 9

2.4.2 凝胶的制备 9

2.5 实验结果与分析 10

2.5.1 FTIR表征 10

2.5.2 TG-DSC分析 11

2.5.3 BET分析 13

第三章 碱基改性SiO₂气凝胶对铜离子吸附性能研究 16

3.1 引言 16

3.2 实验 16

3.2.1 实验原料与仪器 16

3.2.2 实验方法 17

3.3 结果和讨论 18

3.3.1 pH值对碱基改性SiO₂气凝胶吸附铜离子的影响 18

3.3.2 温度对碱基改性SiO₂气凝胶吸附铜离子的影响 19

3.3.3 时间对碱基改性SiO₂气凝胶吸附铜离子的影响 20

3.3.4 铜离子浓度对碱基改性SiO₂气凝胶吸附铜离子的影响 21

3.3.5 吸附剂投入量对碱基改性SiO₂气凝胶吸附铜离子的影响 22

3.4 实验结论与分析 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 文献综述

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