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鈣離子交換能力
鎖定
- 中文名
- 鈣離子交換能力
- 外文名
- Calcium ion exchange capacity
鈣離子交換能力錳渣製備沸石分子篩鈣離子交換能力的影響
以粉煤灰和錳渣為原料,採用鹼熔融-水熱合成法制備沸石分子篩。研究了煅燒温度、原料組成、硅鋁比、鹼濃度、水熱時間和温度對鈣離子吸附能力的影響,並利用XRD、SEM-EDS、FT-IR和TG-DSC等手段表徵了產物的晶體形貌、骨架結構和熱穩定性。結果表明,製備沸石分子篩的最佳工藝條件為:煅燒温度800℃,錳渣摻量 40%,硅鋁比3.5,鹼濃度3mol·L-1,水熱温度90℃,水熱時間16h,在此條件下製備的NaX型沸石分子篩結晶度較高,700℃下骨架結構未發生坍塌,具有較好的熱穩定性,鈣離子交換量高達392.58mgCaCO3/g。
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鈣離子交換能力原料組成對鈣離子交換能力的影響
從原料的化學成分可知錳渣的主要成分為SiO2和Al2O3,兩者之和達63.31%,硅鋁比為3.4,從化學成分角度出發,滿足製備沸石分子篩的要求。大量研究表明,粉煤灰可以製備性能優良的沸石分子篩。錳渣具有潛在水硬性和火山灰活性,活性優於粉煤灰,因而可以作為製備分子篩的原料。固定煅燒温度800℃,煅燒時間4h,調整錳渣質量百分比分別為0、10、20、30、40、50,硅鋁比5.0,鹼濃度2mol·L-1,90℃ 水熱24h製備分子篩。結果顯示,錳渣有利於提高產物鈣交換能力。隨着錳渣摻量的增加,分子篩鈣離子交換能力增加,當錳渣摻量為40%分子篩鈣交換能力達到最大值270.728mgCaCO3/g,當錳渣摻量增至50%,鈣交換能力下降。這是因為錳渣在與氫氧化鈉一起煅燒時玻璃網絡結構發生了改變,提高了含硅玻璃相,從而提高了錳渣的水化活性。
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鈣離子交換能力硅鋁比對鈣離子交換能力的影響
硅鋁比不僅影響所得分子篩的類型,還影響分子篩的產率。固定煅燒温度800℃,煅燒時間4h,錳渣質量40%,調節硅鋁比分別為3.2、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5和6.0,鹼濃度2mol·L-1,90℃水熱24h製備分子篩。所得分子篩鈣離子交換能力可知,硅鋁比為3.5 時,產物鈣離子交換量最大,硅鋁比過高或過低均不利於產物鈣離子交換能力的提高。這是因為提高硅鋁比有利於分子篩合成,但過高會使晶化速度下降,產物結晶度降低。雖然硅鋁比為6時,鈣離子交換量有顯著提高,但是硅鋁比的提高是通過硅酸鈉來調節。從經濟和環保方面考慮,實驗均無再繼續做下去的必要。因而適宜的硅鋁比為3.5。
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鈣離子交換能力水熱時間對鈣離子交換能力的影響
在傳統的分子篩製備工藝中,水熱時間對產物的結構性能影響較大。固定煅燒温度800℃,煅燒時間4h,錳渣摻量4%,硅鋁比3.5,鹼濃度3mol·L-1,水熱温度90℃,水熱時間分別為3h、6h、9h、12h、16h和24h製備分子篩。由產物鈣離子交換量可見,隨着水熱時間的延長,產物鈣交換量逐漸增加,當水熱時間升至16h時,鈣交換量趨於穩定,繼續增加水熱時間鈣離子交換能力僅略有增加。從節能方面考慮,適宜的水熱時間為16h。
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鈣離子交換能力錳渣製備沸石分子篩的表徵及鈣離子交換能力
以粉煤灰和三種不同預處理的錳渣為原料,採用水熱合成法制備了沸石分子篩。分析了錳渣預處理前後物相和活性SiO2 、Al2O3溶出率的變化,通過XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC和BET等手段對錳渣製備的MSZ-1、MSZ-2和MSZ-3產物微觀形貌、結構和熱穩定性進行表徵,並測定了其鈣離子交換能力。
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鈣離子交換能力測試方法
化學組成採用ADVANTXP型X射線熒光光譜儀(XRF) 測定;XRD採用日本理學Dmax-3B X-射線粉末衍射儀,工作條件為35kV~30mA;掃描速度為5°/min,Cu靶,Ka射線,掃描範圍5°~50°;SEM測試採用日本SU8010型掃描電子顯微鏡;FT-IR採用Nexus670型傅里葉變換紅外光譜儀測定( KBr壓片) ;熱分析採用NETZSCH STA 449型綜合熱分析儀;SiO2和Al2O3溶出率用迴流煮沸法測定;產物鈣離子交換能力按QB/T1768-2003的方法測定。
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