13X微孔沸石和MCM-41介孔材料的合成及用于处理含Cd^(2+)废水

以天津蓟县钾长石矿粉为主要原料,经选矿、煅烧、水热处理等工艺成功合成了13X微孔沸石．以气相氧化硅、氢氧化钠、十六烷基三甲基溴化铵等为主要原料,在水热条件下合成了MCM-41有序介孔材料．采用XRD和N_2吸附-脱附等手段对合成的13X沸石和MCM-41介孔材料的物相、比表面积、孔径、孔体积等进行了分析对比．在此基础上,对13X沸石和MCM-41介孔材料处理含Cd^(2+)废水的效果和机理进行了对比研究,确定了不同分子筛用量、不同初始pH值、不同混合时间下13X沸石和MCM-41介孔分子筛对水中Cd^(2+)的吸附率和吸附量．研究发现,尽管MCM-41的比表面积和孔径远大于13X沸石,但其对水中Cd^(2+)的处理效果却低于13X沸石,这与13X沸石和MCM-41的孔道结构类型、化学组成、表面荷电性质等有关．

MCM-41介孔材料的合成条件和特性对吸附镉离子的影响

以气相氧化硅为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(cetyl trimethyl ammonium bromide,CTAB)为模板剂,分别在碱性[氢氧化钠(NaOH),四乙基氢氧化铵,tetraethyl ammonium hydroxide,(C2H5)4NOH(TEAOH)]和酸性介质条件[盐酸(HCl)]下水热合成了MCM-41有序介孔材料MCM-41-N,MCM-41-T和MCM-41-H。用X射线衍射、氮气吸附-脱附等手段对比分析了合成的3种MCM-41介孔材料的物相、比表面积、孔径、孔体积等,发现酸性介质中合成的介孔材料的孔径最大。在此基础上,利用MCM-41介孔材料对比研究了处理含镉离子(Cd2+)废水的效果和机理,确定了不同介孔材料用量、不同初始pH值条件下MCM-41介孔材料对水中Cd2+的吸附率和吸附量。结果表明:介孔材料用量相同时,溶液pH值的增大有利于提高3种MCM-41介孔材料对水中Cd2+的处理效果。在pH值从7.0到8.0的过程中,其吸附率有1个突变,MCM-41-T的Cd2+吸附率从35.65%提高到62.15%;MCM-41-N的从38.80%提高到69.40%;MCM-41-H的从50.22%提高到73.47%。孔径最大的MCM-41-H对Cd2+的吸附效果最佳,最大吸附率为89.56%,最大吸附容量为8.57mg/g。吸附溶液pH值的大小和介孔材料的孔径尺寸是决定吸附量大小的关键因素,因此,重点应通过优化合成工艺提高介孔材料的孔径。

草酸盐矿物的Raman和红外光谱特征研究:寻找行星生命的有效方法

草酸盐矿物的形成可以用来证明苔藓、真菌等低级生物的存在。系统研究了一水草酸钙石、二水草酸钙石、草酸铜石、草酸铁石、草酸镁石、草酸钠石和草酸胺石等7种草酸盐矿物的Raman和红外光谱特征。研究表明,草酸盐矿物的CO Raman伸缩振动峰与阳离子种类有关,二水草酸钙石、草酸铜石、草酸镁石、草酸钠石的CO Raman伸缩振动峰依次是1468,1489,1471,1456cm^(-1)。除草酸胺石外,只有Raman和红外光谱特征能够证明这些草酸盐矿物的络合特性。还对水的OH伸缩振动的光谱学特征进行了测定和分析,用来区分草酸钙石中是否含有结晶水及结晶水的含量。结果的重要性在于可以用振动光谱技术来鉴定赋存在岩石表层的草酸盐矿物,从而用于证明其他行星(如火星)上是否有生命或曾经有生命存在。