沸石改性药剂研究(3)

东北大学毕业设计（论文） 目录

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毕业设计（论文）任务书 ............................................................................. I 中文摘要 ................................................................................................................ III Abstract .................................................................................................................... V 目录 ......................................................................................................................... VII 第1章 绪论 ..................................................................................................... - 1 -

1.1 沸石的结构性能 ................................................................................... - 1 -

1.1.1 沸石的结构....................................................................................... - 1 - 1.1.2 沸石的性能....................................................................................... - 2 -

1.2 沸石的改性方法 ................................................................................... - 3 -

1.2.2 非骨架元素改性............................................................................... - 3 - 1.2.3 骨架元素改性................................................................................... - 4 -

1.3 改性沸石的应用 ................................................................................... - 5 -

1.3.1 处理污水........................................................................................... - 5 - 1.3.2 净化空气........................................................................................... - 6 - 1.3.3 环保材料........................................................................................... - 6 -

1.4 本文研究的内容及意义 ..................................................................... - 7 -

第2章 天然沸石性质分析 ..................................................................... - 9 -

2.1 原料的制备 ............................................................................................ - 9 - 2.2 原料性质分析 ....................................................................................... - 9 -

2.2.1 化学组成分析................................................................................. - 10 - 2.2.2 X射线衍射分析 ........................................................................... - 10 - 2.2.3 密度测定......................................................................................... - 12 - 2.2.4 沸石TG/DSC热分析 .................................................................... - 13 -

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2.2.5 沸石耐酸性和耐碱性的测定......................................................... - 14 - 2.2.6 阳离子交换容量（CEC）的测定 ................................................. - 15 -

第3章 天然沸石改性剂研究试验 ................................................... - 17 -

3.1 试验流程、材料、仪器装置 ......................................................... - 17 -

3.1.1 试验流程......................................................................................... - 17 - 3.1.2 试验材料......................................................................................... - 17 - 3.1.3 试验仪器及装置............................................................................. - 17 -

3.2 单一药剂改性试验 ............................................................................ - 19 -

3.2.1 改性试验方法................................................................................. - 19 - 3.2.2 吸附试验方法................................................................................. - 20 - 3.2.3 结果表征......................................................................................... - 20 - 3.2.4 天然沸石吸附效果......................................................................... - 20 - 3.2.5 HCl改性及吸附效果 ...................................................................... - 21 - 3.2.6 NaOH改性及吸附效果 .................................................................. - 21 - 3.2.7 NaCl改性及吸附效果 .................................................................... - 22 - 3.2.8 NH4Cl改性及吸附效果 .................................................................. - 22 -

3.3 改性剂性能比较 ................................................................................. - 23 - 3.4 组合药剂改性试验 ............................................................................ - 24 -

3.4.1 改性试验方法................................................................................. - 24 - 3.4.2 吸附试验方法................................................................................. - 25 - 3.4.3 结果表征......................................................................................... - 25 - 3.4.4 HCl与NaOH组合改性及吸附效果 ............................................. - 25 - 3.4.5 NaOH与Na2CO3组合改性及吸附效果........................................ - 26 - 3.4.6 NaOH与Na4EDTA组合改性及吸附效果 .................................... - 26 - 3.4.7 NaOH与NaCl组合改性及吸附效果 ............................................ - 27 - 3.4.8 其他组合改性剂改性及吸附效果................................................. - 27 - 3.4.9 C2H2O4与NaOH组合改性及吸附效果 ........................................ - 28 -

3.5改性、吸附条件试验......................................................................... - 28 -

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3.5.1 改性剂浓度试验............................................................................. - 29 - 3.5.2 改性温度试验................................................................................. - 31 - 3.5.3 吸附时间试验................................................................................. - 32 - 3.5.4离子共存对吸附效果的影响试验.................................................. - 33 -

第4章 机理分析......................................................................................... - 35 -

4.1 离子交换平衡方程 ............................................................................ - 35 - 4.2 改性机理 ............................................................................................... - 36 -

4.2.1 C2H2O4改性机理 ............................................................................ - 36 - 4.2.2 NaOH改性机理 .............................................................................. - 37 -

4.3 离子交换控速机理 ............................................................................ - 38 - 4.4 选择性吸附机理 ................................................................................. - 39 -

第5章 结论 ................................................................................................... - 41 - 参考文献 ........................................................................................................... - 43 - 致谢 ...................................................................................................................... - 47 - 附录1 科技论文原文 ............................................................................... - 49 - 附录2 科技论文译文 ............................................................................... - 63 -

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东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论

第1章 绪论

1.1 沸石的结构性能

1.1.1 沸石的结构

天然沸石是一族架状构造的含水铝硅酸盐矿物。沸石的化学组成十分复杂，因种类不同具有很大的差异，其化学式可用一个通式来表示：

（Na,K）x（Mg,Ca,Sr,Ba）y[Alx+2ySin-（x+2y）O2n]2mH2O

式中x—碱金属阳离子个数；y—碱土金属阳离子个数；n—铝硅离子个数和；m—水分子个数。

其结构特点如下[1-8]：

(1) 硅氧四面体是沸石结构的基本单位。硅氧四面体是由一个硅离子和周围的四个氧离子按四面体的形状排列而成的，硅离子处在四面体的中心，四个氧离子占据四面体的四个角顶。硅氧四面体中的硅离子可被铝离子置换，从而形成铝氧四面体。

(2) 硅氧四面体通过四个角顶 (不能通过四面体的棱和面)彼此连接，构成硅氧四面体群。位于公共角顶的氧离子为相邻两个四面体所共有，它的负二价电荷被相邻的两个四面体中心的硅离子中和，因此在电性上是不活泼的，为惰性氧。每个硅氧四面体中，硅离子被四面体角顶上的四个氧离子(各以负一价)所中和，故电价也为零。若其中部分硅离子被铝离子替代，则因正三价铝离子在四面体中心，使一个氧离子的负一价得不到中和，进而出现负电荷。为了平衡这些负电荷，相应就要有金属阳离子加入。沸石中铝替代硅的数量是变化的，故不同种类的沸石，其硅铝比不同，金属阳离子的含量也不同。为了平衡负电荷而进入沸石晶体中的金属阳离子(一般为K+和Na+)，可被其它阳离子置换，如Ba2+、Ba2+、Cu2+、Ni2+、Ag+，稀土金属阳离子，贵金属阳离子等。置换不同的阳离子，对沸石的结构影响很小，但对它的离子交换、催化活性和吸附等性能的影响却很大。硅氧四面体和铝氧四面体最终通过其角顶相互连接(一般两个铝氧四面体不能直接相连)，构成各种形状的硅(铝)氧格架，即沸石结构。

(3) 由于硅氧四面体连接方式的不同，在沸石结构中便形成了很多空穴和孔

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