硫氮矿物吸附新材料制备研究毕业论文
2021-05-18 22:24:47
摘 要
近些年来，随着我国工业化进程的加快，大气污染和水污染愈加严重。大气中的氮氧化物及工业产生的印染废水，严重地危害了生态环境和人身健康。减少氮氧化物及印染废水的排放量对环境保护极为重要。本研究旨在制备一种低密度，低散失率，高孔隙率，比表面积大，具有一定抗压强度的矿物吸附材料。详细地研究了矿物吸附材料的制备工艺条件，并对材料进行了性能表征分析和焙烧机理分析。研究主要结论如下：
(1) 石墨，高岭土，硅藻土，膨润土经预处理后与粘结剂CMC混匀造粒，干燥，焙烧活化，制得矿物吸附材料。
(2)详细研究了影响矿物吸附材料性能的因素，并结合本课题组前人研究结果，确定吸附材料的制备工艺条件为：膨润土：硅藻土：高岭土=1：4：1 ，膨胀石墨添加比例为12%，粘结剂CMC用量比例为25%，以室温为起始温度，在150℃/h 升温速度下升温至700℃，保温3 h。制备的矿物吸附材料的性能：制得的矿物吸附材料比表面积2.5042 m2/g，抗压强度2.64077 MPa孔隙率为59.65%，散失率0.67%，密度0.53g/cm3。
(3) 在700℃焙烧活化后，硅藻土中含有的晶体天然的微孔通道内的有机物大量挥发，硅藻土具有发达有序的微孔通，因焙烧得到了疏通，使其具有极好的过滤性质及吸附特特性；经活化插层后，石墨成为层间距相对大的高活性轻质吸附材料；高岭土起着粘结的作用，焙烧前，膨润土矿物会起着使其他组分粘接在一起的作用，在700℃焙烧活化后，则提供了吸附材料所需要的Si、Al元素，这样就形成了所要得到的复合矿物吸附材料；CMC(羧甲基纤维素钠)是一种非常好的粘结材料，从而使各种矿物连接成为一个有机的整体，通过高温焙烧活化以后，粘结剂就会挥发掉，形成了大量孔洞。
关键词：矿物吸附材料；制备；性能表征；机理
Abstract
In recent years, with the process of Chinese industrialization accelerating, the air pollution and water pollution are becoming more and more serious. Printing and dyeing wastewater and atmospheric nitrogen oxides generated by industry, seriously harm to the environment and human health. Reduction in emissions of nitrogen oxides and dyeing wastewater is extremely important for environmental protection. This study was designed to prepare low having a density, low loss, high porosity, large surface area, there is a certain compressive strength. Studied in detail the preparation conditions of mineral adsorbent material, and the material analysis and characterization firing mechanism analysis. The main conclusions are as follows:
(1) Graphite, kaolin, diatomite, bentonite after pretreatment with binder CMC can prepare light porous adsorption materials after mixing granulation, drying, roasting activation.
(2) The effect of factors on the properties of lightweight porous adsorption materials are studied in detail, and we conclude the results of previous studies of this research group, and determine the preparative technology conditions of porous adsorption material:bentonite: diatomite:kaolin=1:4:1. expanded graphite addition ratio is 12%, the amount of binder CMC proportion is 25%.It calcines from room temperature as initial temperature to 700℃, its heating speed is 150℃ /h.,insulation for 3h. Properties of the prepared porous mineral adsorption materials are as follow: the specific surface area is 2.5042 m2/g, the compressive strength is 2.64077 MPa, the porosity is 59.65%%, loss rate is 0.67%%, density is 0.80 g/cm3.
(3) In the activation of the calcination at 700℃, the organic in the natural micropore of the diatomite crystal is volatilized, the developed ordered micropore and channel of the diatomite are dredged, it provides excellent filtration and adsorption properties. The graphite after activation of intercalation, become the light absorption material of a relatively high activity that the interlayer spacing enlarged. Light calcium after activation of roasting leave a lot of micropore and mesopore. Before calcining ,the bentonite minerals play the role of bonding other components , after the activation of calcinatiom at 700℃, it provides Si, Al elements as adsorption material, thus form a light porous adsorption materials. CMC (carboxymethyl cellulose sodium) is a good adhesive material, organically connect the mineral components into a whole, when the roasting activation,the adhesive volatilize, form a large number of holes.
Key Words: mineral adsorption material; preparation; characterization; mechanism
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2矿物吸附材料的应用现状 2
1.2.1氮氧化物处理技术现状 2
1.2.2印料废水处理技术现状 3
1.3 制备矿物吸附材料的原材料 6
1.4 矿物吸附材料的制备技术方法 7
1.5 本课题研究主要内容及意义 8
第2章 实验仪器、材料及分析方法 10
2.1 实验仪器与设备 10
2.2 实验试剂 10
2.3 表征分析方法 11
2.3.1 比表面积分析 11
2.3.2 X射线衍射分析 11
2.3.3 扫描电子显微镜分析 12
2.4 矿物吸附材料物理特性表征分析 12
2.4.1 孔隙率，密度的测定 12
2.4.2 散失率的测定 13
第3章 原矿矿物学分析及预处理 14
3.1 组分I 14
3.2 组分II 14
3.3 组分III 15
3.4 组分IV 16
第4章 矿物吸附材料的制备技术研究 18
4.1 两元矿物吸附材料制备 18
4.1.1 高岭土与硅藻土的混合比例 18
4.1.2 高岭土和膨润土的混合比例 18
4.1.3 膨润土与硅藻土的混合比例 19
4.2 三元矿物吸附材料制备 20
4.3 膨胀石墨添加量的影响 21
4.4粘结剂CMC用量的影响 22
4.5 焙烧温度的影响 23
4.6保温时间的影响 25
4.7 小结 26
第5章 结论与建议 27
参考文献 28
致 谢 30
第1章 绪论
1.1 研究背景
近年来，我国社会经济的快速发展带动了对能源需求的不断增加，这使得环境问题也日益突出。作为大气主要污染物，氮氧化物严重地危害了生态环境和人们的身体健康，据统计[1]，我国在2005年的氮氧化物的排放总量已达1990万t，而且，我国在2012年的氮氧化物排放总量也已远远超过了2337.8万t，其年均增长率约为5%。我国的氮氧化物污染主要来自工业生产和居民生活排放；同时，印染工业的发展产生了大量难处理的染料废水，具有水量大、色度高、有机物含量高及毒性大的特点[2]。根据已有的数据[3,4]，印染过程当中的染料损耗率高达10%，不仅浪费了大量资源，而且还会对水体环境产生明显的不良影响。
（1）氮氧化物的危害[5]
