多孔矿物调湿材料的微观结构与其吸湿性能

研究了多孔矿物材料海泡石和膨胀珍珠岩作为调湿材料的吸湿性能及其微观结构对吸湿性能的影响。用静态吸附法测试了2种矿物材料的吸湿性能,用扫描电镜和氮吸附法研究了它们的显微结构。研究结果表明,在两者微孔数量相同的情况下,海泡石因有更大的比表面积和总孔容积而具有更大的低湿度范围内的吸湿性和初期吸湿速率,但在中高湿度范围内海泡石的毛细凝聚作用要小于膨胀珍珠岩。海泡石宜与膨胀珍珠岩一起复合使用,这样的调湿材料在各种环境湿度下都有较大的吸湿量。

基于指数型扩散系数的多孔材料干燥传质模型研究

建立含水状态下矿物类多孔材料干燥传质数学模型,对于了解多孔矿物材料内部水分分布以及优化材料干燥参数有重要意义。本文在Lewis-Scherwood干燥模型基础上,采用了动态水汽化潜热值和指数型质扩散系数,建立了改良后表面对流干燥条件下的多孔材料水分一维扩散热质传递模型,通过对3种含水多孔材料试样在表面对流干燥条件下材料内部含水量下降的实验值与计算值的对比,确定了一维扩散模型计算值平均相对误差为4.6%。将改良模型和传统模型的计算结果分别与含水多孔材料试样干燥实验结果进行对比,验证了新模型较传统模型具有更高精度。新模型适用于预测多孔矿物材料内水分分布,为研究不同干燥环境下多孔矿物材料内部含水量预测方法提供了借鉴。

矿物基多孔颗粒材料净化石英纯化废水研究

制备了一种矿物基多孔颗粒吸附材料(MPGM),用于净化富含重金属离子的石英纯化废水.通过BET、SEM及FT-IR等技术分析表明,MPGM具有多孔径分布、大比表面积、低散失率等优良特性;N2吸附-脱附等温线为Ⅲ型,且存在H4型回滞环;官能团以层状硅酸盐矿物的基团为主.研究了吸附剂用量、初始p H值及时间对MPGM吸附Fe、Zn、Mn、As的影响,结果表明,4种金属离子浓度分别由77.760、3.700、2.789和0.963 mg·L-1吸附净化为3.421、0.574、0.126和0.034mg·L-1.对使用过的吸附材料利用1.0 mol·L-1的Na Cl脱附12 h,重复利用5次后仍维持理想的吸附水平.吸附机制研究表明,吸附体系均符合Langmuir吸附等温线模型及准一级动力学模型/准二级动力学模型;ΔGθ<0、ΔHθ>0、ΔSθ>0,说明吸附过程为吸热反应,且在15~45℃温度下有利于反应顺利自发进行.

含石灰水热条件下硅藻土微结构演化及其对亚甲基蓝吸附性能的影响

以煅烧硅藻土和熟石灰为原料,通过水热反应制备了硅钙多孔矿物材料,研究了石灰水热条件下硅藻土微结构的演化;以亚甲基蓝为吸附对象考察了硅藻土微结构改变对其吸附性能的影响,并对吸附机理进行了分析。结果表明:在含石灰水热条件下,煅烧的硅藻土中SiO2与Ca(OH)2反应生成单斜脱贝莫来石晶体;硅藻土中硅藻圆盘结构消失,生成的片状单斜脱贝莫来石相互堆积形成硅钙多孔矿物材料;多孔材料孔体积较煅烧硅藻土增加了10倍,且材料表面活性羟基数量增多。硅钙多孔矿物材料对亚甲基蓝有良好的吸附效果和循环使用性能,相同条件下吸附量是煅烧硅藻土的6.5倍,饱和吸附量可达384.51 mg/g;吸附动力学模型可由准二级动力学方程描述,吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,是吸热的自发反应。在pH>4时,硅钙多孔矿物材料表面带负电,材料表面活性羟基与溶液中的季铵盐阳离子MB+通过静电吸引形成氢键,从而完成吸附,同时硅钙多孔矿物材料较大的比表面积也为亚甲基蓝提供了更多的吸附位点,利于吸附进行。