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纳米坡缕石范文
来源:开心麻花
作者:开心麻花
2025-09-19
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纳米坡缕石范文(精选3篇)

纳米坡缕石 第1篇

1试验部分

1. 1原料及仪器

原料: 坡缕石, 购自安徽明光明美矿物有限公司, 原矿经粉碎至小于0. 074mm, 采用水析法进行提纯, 并用1mol HCl溶液进行活化处理, 然后用蒸馏水洗涤多次以去除其中多余的离子, 烘干备用。 实验所用的试剂均为分析纯, 直接使用。

仪器: DS21高速组织捣碎机, TDL-5-A低速大容量离心机 ( nmax = 5000 r/min) , SHJ2A单列双孔可控硅恒温水浴锅, JB2002D强力电动搅拌机。

复合粉体的物相组成在Philip X’pert Pro X射线衍射仪测定, Cu Kα 射线 ( λ = 0. 1540598 nm) , 管电压40 k V, 管电流40 m A; 微观形貌观察采用JEM 2010 JEOL型透射电子显微镜测试; 热重分析 ( TGA) 采用NETZSCH STA 409 PC. 白度分析采用WSD2III全自动白度仪测试。

1. 2坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的制备

按一定土水比 ( 7 ∶ 93) 将坡缕石提纯活化土1g分散于去离子水中, 再加入到盛有200m L浓度为0. 125mol的碳酸钠溶液的烧杯中, 搅拌均匀后, 向混合液中缓慢滴加0. 2mol的氯化钙溶液至p H=7止, 将所得白色沉淀物过滤、干燥并进行洗涤后即得坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体, 称重备用。

2结果与分析

2. 1 XRD物相分析

对复合粉体的物相组成进行了XRD测试, 衍射图谱见图1, 由图1可看出, 碳酸钙和坡缕石的特征衍射峰均较为明显, 这说明复合粉体中含有坡缕石和碳酸钙两种物质成分; 其中的碳酸钙衍射峰强度较大, 根据Scherrer公式 ( D = kλ/Bcosθ, 其中k = 0. 89) 计算其平均粒径为28. 6 nm, 而坡缕石的衍射峰数量较少, 峰强度也偏低, 这种情况的产生可能是坡缕石被包覆在碳酸钙的内部而导致。

2. 2 TEM微观形貌观察

对坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的微观形貌采用了透射电镜观察, 其微观形貌见图2。由图2 ( b) 中可看出, 所制备各复合粉体颗粒的颗粒度和外观形貌较为均一, 各颗粒之间无团聚现象, 应可视为单分散粉体; 单个颗粒的形貌为菊状见图2 ( c) 。这主要是由于坡缕石颗粒微观上常呈纤维状 ( 图1) [11], 在一定条件下, 碳酸钙晶体以其为晶核而生长, 当其表面被一层纳米碳酸钙颗粒所包覆后, 所呈现的外观即为菊状。显然, 这种核-壳式包覆结构显示了Ca CO3分子和坡缕石表面之间的结合力较紧密, 此应为坡缕石表面存在的 ( OH) -活性位[12-13]和Ca2+形成的化学键相互作用后形成的。

2. 3热稳定性分析

对坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的热稳定性进行了热重分析, 其结果见图3。从图3中可看出, 当温度上升到500°C时, 坡缕石质量下降了16. 8% , 而同样温度下, 坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的质量只下降了1. 2% 。这说明当坡缕石表面包覆了纳米Ca CO3后, 热分解的起始温度有了显著的提高, 而从两根曲线的斜率可以看出, 复合粉体的热分解速率较纯坡缕石的要缓慢得多, 这说明复合粉体的热稳定性比纯坡缕石有显著提高。分析认为, 这一方面是因为坡缕石表面低温下 ( 100 ~ 350°C) [13]易散失的水分由于被碳酸钙所包覆而减缓了散失速度, 另一方面, 处于其晶体结构孔道中的在高温下 ( 350 ~ 500°C) 才散失的水分则由于不易获得能量而更不易散失了。

2. 4白度测试

对坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的相对白度进行了测试, 同时以提纯坡缕石、碳酸钙和碳酸钙和坡缕石的物理混合粉体 ( 摩尔比5 ∶ 1) 的相对白度测试结果为参照对比, 其结果见表1。

由表1可见, 坡缕石白度仅为71. 13, 而Ca CO3粉体的白度达到了96. 37, 当把二者按摩尔比5 ∶ 1进行物理混合后, 测得混合粉体的白度为82. 15, 而坡缕石-Ca CO3 ( PG-Ca CO3) 纳米复合粉体的白度可达95. 83, 可以认为, 混合粉体中, 由于坡缕石和碳酸钙各自的团聚现象均较严重, 使颗粒度增大, 互相均不能覆盖, 碳酸钙难以较大程度地覆盖坡缕石表面, 导致各组分对光的慢反射的影响, 因而使其白度值不高。而当坡缕石颗粒被包覆在碳酸钙中时, 则碳酸钙对坡缕石的表面形成了“屏蔽”现象, 从而使复合粉体的白度得到较大提高; 这主要是由于液相沉淀法是从原子尺度生成新的物质, 能够将两种物质的表面以化学键结合在一起, 这种结合较牢固, 使壳粒子不易从核粒子表面脱落。

3结论

( 1) 采用液相沉淀法能够制备出核-壳结构单分散的菊状坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体, 坡缕石表面完全被纳米碳酸钙所包覆。

( 2) 所制备的坡缕石-Ca CO3纳米复合粉体的热稳定性显著比纯坡缕石高, 高约70% 以上。

纳米坡缕石 第2篇

1 实验

1.1 主要原料和仪器设备

自制备的经过KH550硅烷偶联剂修饰的坡缕石纳米粒子[2], 用于酚醛树脂聚合和改性的苯酚 (化学纯) 、多聚甲醛 (化学纯) 、桐油 (工业品) 和催化剂氨水 (化学纯) 等。编织摩擦制动原始纤维带 (贵阳天龙摩擦材料有限公司提供) 。

用于合成反应的聚合回流系统、ZXZ-2抽真空系统、ZDHW电热套;检测分析用的SETARAM TG-DSC92-16热分析仪;DMS-1定速式摩擦磨损试验机、JEM-2000FX-ⅡTEM透射电镜等。

1.2 P纳米份数水平的选择

编织型摩擦材料的需要固液相较均匀的树脂溶液体, 而坡缕石密度较低近于2.2g/mm3, 在体系中的体积比较大, 一般情况下为了抑制颗粒团聚而发生的沉降, P纳米添加量范围为预聚物质量的0.3%~1.3%。 整个试验除了两个极限值以外, 取中间均值附近的三个水平, 见表1。

1.3 树脂的原位合成过程

1.3.1 酯化反应获取预聚物

在装有电动搅拌器、分水回流凝管及温度计的三口烧瓶中投入一定量摩尔比为10∶1的苯酚与桐油, 在高速搅拌下加热并保持温度在100~110℃范围内, 回流分水反应1.5h即获得桐油-苯酚的反应物也是后续合成的预聚物。

1.3.2 P/TPF的原位聚合。

在上述的桐油-苯酚反应物体系中分别添加如表1中的质量分数经过在80℃用硅烷偶联剂KH-550处理过的P 纳米粉末, 然后经过高速搅拌和45min的超声分散, 得到预聚物-P纳米混合体系。将该体系加热至60℃左右, 边低速搅拌边缓慢加入与体系中苯酚的摩尔比为1.2∶1的多聚甲醛及催化剂等, 加热温升至100~110℃保温, 随P纳米份数不同回流反应时间在2h左右加减, 然后抽真空脱去低分子、低沸点物质, 使温度逐渐升至120℃, 出料, 凝胶化时间不高于1.5min/160℃, 获得不同含量P纳米复合的热固性TPF, 其名称见表1。

1.4 摩擦试样的加工制备

编织型无石棉摩擦材料的原始带由贵阳天龙摩擦材料有限公司提供, 使用铜质、玻璃、酚醛、锦纶、尼龙以及棉纤等纤维按照优化的体积配比[3]捻纺成粗线状, 然后再在W-1编织机上编织成10mm厚的原始带。将P/TPF-0.3, P/TPF-0.7, P/TPF-1.0, P/TPF-1.3和无纳米的TPF-0.0分别用无水乙醇配置成固体含量为50%的溶液体系。

将上述编织的原始带分成若干组干燥后, 分别在上述溶液体系中浸渍、烘烤、整形和固化成为成品, 其工艺参数选择参照文献[4]。将成品分别加工成25mm25mm7mm的摩擦材料试样, 其名称和编号见表1, 供摩擦性能对比实验研究。

1.5 测试内容与条件

1.5.1 树脂的P纳米分散表征与热分析

P纳米分散表征是在JEM-2000FX-ⅡTEM透射电镜在180kV加速电压下成像。

利用法国产SETARAM TG-DSC92-16分析仪对各树脂样品进行TG和DSC热分析, 温度范围50~1200℃, 升温速度10℃/min。

1.5.2 摩擦性能测试

分别对P0.0, P0.3, P0.7, P1.0, P1.3的摩擦系数、磨损率和热衰退温度等摩擦学性能按照GB/T11834-2000标准在DMS-1定速式摩擦磨损试验机上进行。试验机摩擦盘转速为:400r/min, 压力:0.98MPa, 对偶摩擦件材质HT250, 分别以50℃为间隔分级从100℃加温至300℃, 每隔50℃运转5000r读取运转中的摩擦系数和运转后的磨损率。观察连续温升至300℃的摩擦因数变化曲线, 判定热衰退温度点。

2 结果与讨论

2.1 P/TPF的热分析结果及其机理

从图1可以看到P/TPF-0.3, P/TPF-0.7, P/TPF-1.0, P/TPF-1.3和TPF-0.0的热失重TG的变化规律: (1) P纳米复合的P/TPF的热失重均低于未复合的TPF树脂, 且P纳米复合的树脂耐热性随纳米份数的增加而提高; (2) 除了P/TPF-1.3与TPF-1.0热失重差异较小外, 各试样在240℃至600℃附近热失重率差值近于相等, 成线性变化, 在600℃时P/TPF-1.3比P0.0失重率低7%。

无机P纳米复合树脂促使其耐热性提高的主要机理是:坡缕石矿物是具有较高的耐热性的无机硅酸盐矿物, 据DTA分析在827℃左右仍存在放热效应, 才开始转换新物相结构所致[5], 故具有很好的化学稳定性。经过硅烷偶联剂KH550修饰P纳米用乙醇洗涤萃取后, 在IR吸收光谱上出现了860, 830cm-1和793cm-1处的新吸收峰, 表明KH550与P纳米的羟基基团形成了化学键结合, 如图2所示。

一般认为, 聚合物中含有硅醇基团的P纳米通过偶联剂的有机基团和硅氧烷基团分别与无机纳米和聚合物硅醇基团反应生成化学共价键结合[6]。一方面, 这种“桥键”能够促使P纳米粒子在体系中的分散, 另一方面聚合物中众多的化学键在分解时需要吸收较多能量, 因而提高了热分解温度和耐热性。当纳米份数增多, 而无明显团聚时, P纳米与聚合物之间通过KH550形成的化学键总数近似于线性增加, 耐热性也线性上升。

图3a, b分别是P纳米在P/TPF-0.3, P/TPF-1.0中的分散状态分散状况良好, TG曲线呈等距分布;而图3c是P/TPF-1.3的P纳米出现部分团聚, 故致使

耐热性进一步提高不显著。

2.2 摩擦材料的摩擦学性能检测结果

2.2.1 摩擦系数与热衰退分析

从图4可以看出所有P纳米复合的P/TPF的摩擦试样的摩擦系数衰减点明显高于未复合的TPF摩擦试样约30~50℃, 而在P0.3 至P1.3试样之间抗热衰退温度近于一致。摩擦系数在150℃以上当P纳米份数增加时摩擦系数稍稍降低但随温度变化的稳定性较好。

这是由于树脂摩擦材料的抗热衰退性能主要取决与树脂的耐热性[7]和增强纤维的高温强度。由于上述研究的结果表明P/TPF比TPF的耐热性明显提高, 故相应的摩擦试样的抗热衰能力也明显提高, 同时也预示在低于热衰温度范围内试样摩擦系数受温度变化的影响较小, 由于不同P纳米水平的P/TPF在摩擦材料中与增强长纤维的交互作用, 使摩擦试样的抗热衰能力的差异并不显著。另外, 摩擦试样中由于P纳米的的滚珠作用、自润滑作用使摩擦系数在200℃以内略有下降。

2.2.2 耐磨性分析

从图5可以看到除P1.3以外, 各摩擦试样的磨损率随P纳米含量增加磨损率降低、抗磨性提高, 而以P1.0的抗磨性最好, 表现为各温度段的磨损率均匀, 在200~250℃高温段比P0.0低9%~19%。摩擦材料在高温运行时, 以粘着和疲劳磨损为主, 由于P/TPF树脂有较高的耐热性其软化温度点高, 故在低于软化点的相同温度下粘着趋势较小。P/TPF的摩擦表面可以观察到嵌入的P粒子, 使材料的剪切面积减小, 材料的转移趋缓, 磨损率降低和摩擦系数有所下降。另一方疲劳过程, 涉及P纳米粒子与聚合物界面上“银纹”的发生和扩展。这种过程需要吸收足够能量导致P/TPF试样疲劳碎片的形成和脱落[8], 能量来自于摩擦功或摩擦热。无论从粘着磨损还是疲劳磨损来

看, P/TPF试样的抗高温磨损能力得到提高。但当P纳米份数较大, 容易在聚合物中团聚, 团聚块与聚合物之间可能是非化学键结合, 弱化了P粒子与聚合物之间的结合力, 在摩擦及其高温作用下使界面银纹易于扩展, 而形成碎片转移, 同时由于大颗粒的缘故材料的转移量也增大导致耐磨性下降, 如P1.3试样就可能属于这种情况。

3 结论

(1) P纳米复合的树脂在占预聚物质量分数的0.3%~1.0%时分散性较好, 所制备的P/TPF在240~600℃范围耐热性随P纳米份数而近于线性增加, P/TPF热失重最佳可降低7%。当P纳米质量分数为1.3%时耐热性能提高变得不显著性。

(2) 当P纳米占预聚物含量在0.3%~1.3%所制备的P/TPF用于编织摩擦材料其抗热衰能力提高30~50℃, 抗磨损均明显提高。当含量为1.0%时, 磨损率最低, 高温耐磨能力比TPF提高9%~15%且摩擦系数稳定性好, 具有良好的综合摩擦性能。

(3) 通过P纳米复合的P/TPF及其摩擦材料性能的改善, 只有当纳米分数增加而且粒子分散性良好才能获得显著效果。因此进一步提高P纳米分散度、提高P纳米的投入量的相关研究具有十分重要的意义。

摘要:分别在预聚物体系中添加质量份数为0.3%, 0.7%, 1.0%, 1.3%的坡缕石纳米 (称为P纳米) , 原位合成坡缕石/桐油酚醛树脂 (P/TPF) 。用TEM观察纳米粒子在树脂中的分散状况, 用SETARAM TG-DSC92-16热分析仪对合成的树脂进行了TG分析;将所合成的树脂分别制作成编织摩擦材料并在DMS-1试验机上对其摩擦学性能进行测试。结果表明:P纳米份数在0.3%1.0%范围内P/TPF热失重率在240600℃的中温区近于线性递减;当P纳米份数为1.0%时树脂的耐热性及其摩擦材料综合性能最佳, 抗热衰温度可达280℃, 200℃耐磨性最好, 磨损率比无纳米桐油酚醛树脂摩擦材料提高15%。

关键词:坡缕石纳米份数,复合酚醛树脂,耐热性,摩擦性能

参考文献

[1]周元康, 张大斌, 曾立宏, 等.坡缕石纳米/酚醛树脂的制备及其摩擦材料的性能[J].润滑与密封, 2008, 33 (4) :47-50.

[2]ZHOU Y K.Preparration and analysis of nano-palygorskite andits modified[J].PF Applied Mechanics and Materials, 2007, 10-12:312-315.

[3]李屹, 姚进, 周元康.无石棉编织型制动带纤维配方优选研究[J].贵州工业大学学报, 2004, 33 (5) :9-12.

[4]周元康, 戴圣海, 疏达, 等.酚醛树脂的SiO2纳米复合对摩擦材料性能的影响[J].润滑与密封, 2006, (8) :62-63.

[5]陈天虎.苏皖凹凸棒石粘土纳米矿物学及地球化学[M].北京:科学出版社, 2004.

[6]冯启明.坡缕石粘土的硅烷偶联剂表面改性研究[J].矿产综合利用, 1996, 6:38-39.

[7]周元康, 戴圣海, 疏达, 等.酚醛树脂的SiO2纳米复合对摩擦材料性能的影响[J].润滑与密封, 2006, (8) :62-63.

纳米坡缕石 第3篇

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以Si O2为主,可用Si O2·n H2O表示,易溶于强碱及氢氟酸,矿物成分为蛋白石及其变种。硅藻壳体有大量微孔,孔隙度达65%~92%,其微孔含量是木炭的5000~6000倍,吸附性能超强。我国硅藻土主要集中在华东及东北地区[10],其土比重小,孔隙大,吸附性强,用途十分广泛,但其Si O2含量较低,仅64.80%,是一种黏土质的硅藻土[11]。国内硅藻土主要用于助滤剂、保温材料、生态建材、吸附剂及载体材料、水处理剂等环境治理材料及各类填料等[12,13,14]。

印染废水中的染料对环境安全及人体健康有较大的影响,同时废水中的染料会影响水体自净,影响水体中微生物及鱼类的安全,危害生态环境。因此,处理废水中的有毒物的研究一直受到大量关注[15,16,17]。本文主要基于硅藻土和坡缕石黏土共同的强吸附性,研究硅藻土/坡缕石黏土组合体系的吸附性能。

1 试验部分

1.1 实验原料及设备

研究用的坡缕石黏土来自甘肃靖远,块状;硅藻土来自浙江省嵊州市,粗颗粒状。将硅藻土和坡缕石原矿经干燥后,采用实验室颚式破碎机和行星球磨机粉碎至过0.074mm筛后,封装备用。坡缕石黏土和硅藻土样品的XRF分析结果显示,硅藻土主要化学成分为:Si O264.80%,Al2O316.40%,Fe2O32.91%,Ca O 0.33%,Mg O 0.15%,烧失量11.6%;坡缕石的主要化学组成为:Na2O 1.41%,Mg O 2.98%,Al2O318.99%,Si O262.55%,K2O 4.15%,Ca O 0.12%,Ti O20.71%,Mn O 0.06%,Fe2O35.95%[18]。化学组成显示,试验用的坡缕石黏土和硅藻土中的主要成分Si O2和Al2O3含量非常接近。

试验用的主要设备有:PEX100×100实验室颚式破碎机,QM-3SP4行星球磨机,TD5A-WS离心机,HJ-4磁力搅拌器,TDL-1850S紫外-分光光度计,FA1104电子分析天平。

1.2 试验方法

试验采用分光光度法测定溶液中亚甲基蓝(MB)的含量。用电子分析天平准确称量干燥品亚甲基蓝0.005g,在小烧杯中全部溶解后完全转移进入250m L容量瓶中,滴加去离子水准确稀释到标线,配制成浓度为20 mg·L-1的亚甲基蓝溶液,各取该溶液1、2、3、4、5、6、7 m L,分别转入50 m L容量瓶中,加去离子水稀释至标线,配制成浓度为0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4、2.8 mg·L-1的系列标准溶液。

依次用紫外-分光光度计在特征波长665nm处检测所配制的系列标准溶液的吸光度值,绘制浓度与吸光度标准曲线,结果如图1所示。

将吸附试样对固定浓度的亚甲基蓝溶液进行吸附试验,采用紫外-可见分光光度计测定吸附后溶液的吸光度,将试验测得的吸光度与亚甲基蓝的吸附标准曲线进行比对,可得吸附后溶液中亚甲基蓝的浓度数值,依据式(1)计算矿物试样对亚甲基蓝溶液的脱色率。

式中:η为溶液的脱色率;C0为吸附前亚甲基蓝的初始浓度;C为吸附后的亚甲基蓝溶液的浓度。

采用坡缕石和硅藻土及混合矿物对亚甲基蓝溶液的脱色率来表征其吸附性能。

1.3 试验步骤

1.3.1 原矿吸附的单因素实验

首先确定坡缕石和硅藻土的用量。加入不同质量的坡缕石、硅藻土试样,测定同一浓度亚甲基蓝溶液的吸附情况。在磁力搅拌器上常温搅拌吸附10min,然后对悬浮液进行离心分离后取上层清液,以蒸馏水为参比测定吸光度。依据式(1)计算出坡缕石和硅藻土对亚甲基蓝溶液的脱色率,分别以脱色率最大时的坡缕石、硅藻土用量为后续单因素试验的最佳用量。

最佳吸附时间的确定。在最佳坡缕石、硅藻土用量下,分别搅拌吸附20、30、40、50min,重复吸光度的测定过程,以脱色率最大的搅拌吸附时间为最佳吸附时间。

坡缕石和硅藻土的混合吸附试验。分别按照坡缕石、硅藻土配比为8∶2、6∶4、5∶5、4∶6、2∶8称取原矿试样,重复吸附脱色试验过程,逐次测定吸光度并计算脱色率,确定脱色率最大的坡缕石和硅藻土配比为最佳配比。

1.3.2 正交实验

以矿物用量、矿物配比和吸附时间为考察因素,在单因素试验所得最佳矿物用量、吸附时间和配比结果的基础上,进行三因素三水平的吸附正交试验。正交试验因素与水平见表1。

2 结果与讨论

2.1 单一矿物的吸附性能比较

2.1.1 硅藻土、坡缕石用量对吸附性能的影响

图2为吸附时间10min时,硅藻土和坡缕石用量对亚甲基蓝的脱色效果。从图2可以看出,坡缕石的吸附性相对比较稳定,随着用量增加,脱色效果逐渐提高;硅藻土的脱色效果在开始随用量增加缓慢上升,但在用量超过一定值(0.6g)后,脱色率突然快速上升。

2.1.2 吸附时间对硅藻土、坡缕石吸附性能的影响

图3为矿物用量为0.7000g时,吸附时间对矿物吸附效果的影响。从图3可以看出,坡缕石和硅藻土的脱色率均随着吸附时间的加长而提高,但是坡缕石的变化程度较缓慢平稳,硅藻土的脱色率上升趋势较快。总体而言,硅藻土的吸附性略优于坡缕石。

2.2 硅藻土/坡缕石混合体系的吸附性能试验

2.2.1 混合体系不同用量下的吸附效果

图4为坡缕石/硅藻土配比为2∶8,吸附时间为10min时,矿物组合体系用量对吸附效果的影响。从图4中可以看出,随着组合体系用量的增加,体系对亚甲基蓝溶液的脱色率变化在开始时快速上升,然后伴随有略微下降后又以较缓慢的趋势继续上升。开始上升很快的原因是组合矿物体系对于固定浓度的亚甲基蓝溶液远远没有满足需求。

2.2.2 组合体系吸附不同时间的吸附效果

图5为坡缕石/硅藻土配比为2∶8,混合矿物用量为0.7000g时,组合体系的脱色效果随吸附时间的变化关系曲线。从中可以看出,组合矿物的吸附效果总体上随吸附时间的增加而上升,且上升速率比较平稳;在吸附30min时,出现了一个脱色率基本保持不变的平台,该平台在持续10min后又开始上升。脱色率在30min处脱色率在一段时间内保持不变的原因应该是矿物组合体系在该处达到了表面单分子层吸附饱和,后期脱色率继续上升表示表面吸附的亚甲基蓝分子部分扩散进入到了硅藻土和坡缕石的内部孔隙中,使得其表面吸附出现空位而继续发生吸附现象。图5中所呈现的变化趋势总体符合吸附的一般规律。

2.2.3 组合体系配比对吸附性能的影响

图6为混合矿物用量为0.7000g,吸附时间10min时,坡缕石/硅藻土的配比与脱色效果的变化关系。从图6中可以看出,随着坡缕石配量的增加,混合体系的脱色效果呈现先稍微增加后快速下降的趋势,这与前面的单一矿物试验结果基本相吻合。硅藻土的吸附性能稍优于坡缕石,坡缕石的配比增加,在体系总质量不变的情况下,硅藻土用量减小,因此会呈现出后期的脱色率下降趋势。开始时硅藻土含量降低后脱色率呈现出的少许增加,可能是由于硅藻土和坡缕石之间因为结构差异而产生一定的协同效应。

综合对比图2和图4,图3和图5可以发现,坡缕石/硅藻土组合体系比单一矿物对亚甲基蓝溶液的脱色效果均有所提升,这说明硅藻土和坡缕石各自的独特结构,使得二者所组成的混合体系在对亚甲基蓝溶液进行吸附时,会产生一定的协同互补作用,从而提高体系吸附效果。

2.3 硅藻土/坡缕石混合体系吸附的正交试验

在单因素试验结果的基础上,按照表1中的因素和水平,对坡缕石/硅藻土混合体系吸附亚甲基蓝溶液进行正交试验,进一步对吸附条件进行优化。正交试验结果与极差分析结果列于表2。从表2中可以看出,组合矿物对亚甲基蓝的脱色率最高可达到92%,最小为84%。极差分析结果表明,硅藻土/坡缕石体系在吸附试验中,影响吸附效果的最主要因素是混合体系用量,其次为坡缕石/硅藻土的配比,吸附时间对吸附效果的影响最小。混合体系吸附亚甲基蓝的最佳因素组合为坡缕石/硅藻土用量0.8g,坡缕石、硅藻土配比为4∶6,吸附时间为60min。其中坡缕石、硅藻土的配比与单因素实验结果保持一致。

在优化后的条件下进行吸附试验,组合体系对亚甲基蓝溶液的脱色率可达92.5%。

3 结论

1)单因素试验研究结果表明,本研究中所使用的硅藻土的吸附效果比坡缕石好,可达90.2%;硅藻土、坡缕石对亚甲基蓝的吸附作用开始时速度较快,吸附作用基本在30min内完成。

2)坡缕石/硅藻土组合体系的用量、配比及吸附时间均对混合矿物体系的吸附效果有影响,其中矿物用量影响最大,吸附时间影响最小。优化吸附条件为:硅藻土/坡缕石用量0.8g,坡缕石、硅藻土配比为4∶6,吸附时间为60min。在此条件下组合体系对亚甲基蓝溶液的脱色率可达92.5%。

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