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1、-范文最新推荐- 稀土矿浸出液在多孔材料上的吸附性能研究 摘要：本论文采用水热法合成两种形貌的SBA-15有序介孔材料，利用小角X射线衍射（SAXRD）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附脱附等温线等手段对产物的介孔结构、颗粒形貌、孔性质进行表征；并将合成的有序介孔材料用于稀土矿浸出液的吸附性能研究，结果表明有序介孔材料SBA-15对稀土矿浸出液体现出较好的吸附效果。7961关键词稀土矿中和渣稀土中和渣浸出液SBA-15吸附 毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Study on Adsorption Performances of Porous Materialsfor Rare-ear
2、th ore leaching solutionAbstractThis thesis mainly focuses on two kinds of ordered SBA-15 mesoporous materials synthesized with hydrothermal method. Small-angle x-ray diffraction (SAXRD), scanning electron microscope (SEM) and N2-sorption isotherm were detected to characterize the properties of the
3、as-prepared product, including the mesostructures, morphologies of particles and performances of pores. Then, the adsorption performances for Rare earth ore slag and leaching solution of the ordered SBA-15 porous materials were investigated in detail. The results demonstrate that the ordered SBA-15
4、porous materials present good adsorption performances for Rare earth ore slag and leaching solution.KeywordsRare earth ore and slag, Rare earth ore slag and leaching solution, SBA-15, Adsorption目次1绪论21.1 孔材料21.2 有序介孔材料和介孔材料21.3 介孔材料的合成41.4介孔材料的结构表征51.5 稀土62 实验部分92.1 试验药品和仪器92.2 实验方法103 结果与讨论13 事实上，有
5、序介孔材料的合成早在1971年就已经开始4，只是1992年Mobil公司的报道才引起人们的注意，并被认为是有序介孔材料合成的开始，科学家们利用表面活性剂作分子模版合成了M41S系列的介孔材料，包括MCM-41（六方相）、MCM-48（立方相）和MCM-50（层状结构）。这个成功可以和Mobil的科学家在20世纪70年代的另一成果，ZSM-5的成功合成相提并论。通过控制孔道尺寸和形状来得到有特殊分子筛性质的多孔材料，沸石的微孔将反应物的尺寸限制在约1nm以下，即使通过孔道修饰与改性，也受到孔径尺寸的限制，介孔材料的出现为这些问题的解决提供了可能3。介孔材料具有规则的介孔孔道（250nm），较大的
6、比表面积和孔道体积，这是介孔材料的特点与结构优势，另一方面介孔孔道由无定形孔壁构成，因此与微孔分子筛相比，介孔材料有较低的热稳定性和水热稳定性，近年来SBA-15、MAS-7和MAS-9的出现在一定程度上改善了这方面的弱点。但是介孔材料有其特殊的优点，这就是它的骨架原子的限制比沸石小得多，理论上讲，任何氧化物或氧化物的复合物，无机化合物甚至金属都可以成为介孔材料化合物，事实上，也已经有多种非硅介孔材料被合成出来，如TiO2、ZrO2、Ga2O3等。图1.1 M41S介孔材料结构示意图有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是很好的选择性催化剂。
7、有序介孔由于孔径尺寸大，还可以应用于高分子合成领域，特别是聚合反应的纳米反应器。有序介孔材料作为光催化剂用于环境污染物的处理是今年研究的热点之一。有序介孔材料在分离和吸附领域也独特应用，在湿度为20-80范围内，有序介孔材料具有可迅速脱附的特性，而且吸附作用控制湿度的范围可由孔径的大小调控3。同传统的微孔吸附剂相比，有序介孔材料对氩气、氮气、挥发性和低浓度重金属离子等有较高的吸附能力。采用有序介孔材料不需要特殊的吸附剂活化装置，就可回收挥发性有机污染物和废液中的铅、汞等重金属离子。而且有序介孔材料可迅速脱附、重复利用的特性使其具有很好的环保经济效益。有序介孔具有宽敞的孔道，可以在其孔道中原位制
8、造出碳或Pb等储能材料，增加这些储能材料的易处理性和表面积，使能量缓慢地释放出来，达到传递的效果。 1.3.1有序介孔材料的水热合成法目前合成介孔材料主要采用水热合成法10的一般过程为：（1）生成比较柔顺、松散的表面活性剂和无机物种的复合产物；（2）水热处理提高无机物种的缩聚程度，提高复合产物结构的无机多孔骨架，即介孔材料。在其合成过程中涉及到众多的物理化学过程，如从表面活性剂的角度涉及到胶束、液晶、乳状液、微孔或囊胞等不同相态的形成过程；从无机物种来考虑将涉及到溶胶-凝胶过程、配位化学、无机物种的不同化学状态的热力学分布和无机物种的缩聚动力学等；而界面组装过程则涉及到两相在界面的组装作用力（
9、如静电作用、氢键或范德华力、配位键等）,且最终的两相组装结构将是热力学和几何因素两者均有利的结果。介孔材料一般是通过溶液化学反应制备的，类似与沸石分子筛的“水热”合成，制备过程经历了典型的“溶胶-凝胶”过程。一般介孔材料的合成温度较低，在室温至100之间。介孔氧化硅材料可以在碱性或强酸性条件下合成。一般合成程序为11（1）先将表面活性剂等模板剂溶解在水中，得到均匀的溶液；（2）再加入无机原料进行溶液化学反应得到溶胶或凝胶；（3）再进行“水热”处理反应、晶化；（4）冷却至室温后，过滤、洗涤，干燥；（5）焙烧或萃取，除去表面活
10、性剂等有机模板剂，得到介孔材料。1.3.1.1介孔分子筛SBA-15的合成介孔分子筛SBA-15典型的合成过程是在35的条件下，将三嵌段表面活性剂P123(Aldrich，EO20PO70EO20，Ma=5800)溶于适量去离子水，向其中加入正硅酸乙脂(TEOS)、盐酸(HCl)，持续剧烈地搅拌24h，装入乙烯瓶内晶化24h，过滤、洗涤并干燥，最后在550煅烧5h以上除去模板剂或者用溶剂回流洗去模板剂，然后过滤、洗涤并干燥，得到的白色粉末即为SBA-15。实验所用各原料的摩尔比约为1TEOS：0.017P123：5.88HCl：136H2O6 我国重要稀土矿有：白云鄂博稀土矿（混合稀土矿）、四
11、川冕宁和山东徽山氟碳铈矿、江南七省的离子吸附型稀土矿、广东、广西、江西磷钇矿、湖南、台湾、海南等独居石和贵州含稀土和磷矿、长江重庆段淤泥沙中的钪矿。稀土是我国重要的矿产资源，其储量、生产量和出口量均居世界第一位，稀土工业在采矿、金属湿法分离，金属及合金生产工艺过程中产生大量的固体废物。由于稀土矿含有伴生放射性元素钍，可能被浸出，随水体迁移对周围土壤和水体造成危害，对居民健康具有潜在危险。随着稀土工业的发展，稀土冶炼生产过程中“三废”和稀土伴生放射性核素钍对环境辐射污染是比较严重的，应该引起重视131.5.2稀土采、选矿放射性对环境的辐射污染稀土元素矿床所产矿石都伴生有放
12、射性元素钍和铀，所以稀土矿一般都有放射性及其子体产物，除风化壳离子吸附型稀土矿含铀、钍放射性元素较低外，其它稀土矿床的开采和矿石选矿、生产精矿过程中都有放射性辐射污染。特别是利用独居石选矿生产精矿工艺过程中，放射性辐射污染更为严重。按照中华人民共和国放射性污染防治法第八章第六十二条第七款规定，伴生放射矿是指含有高水平天然放射性核素浓度的非铀（如稀土矿和磷酸盐矿等）13。目前我国使用的稀土精矿主要是含天然放射性核素钍，232Th是钍系核素的母体，所以衰变过程中产生α、β、γ放射体，其中有的放射性核素发生衰变时生成放射性气体（射气），天然钍的衰变系列如下：图1.8 钍衰变链14表1.1 钍系元素核素历史名称衰变方式（分支比，%）半衰期按标准天然丰度与一吨238U相平衡的质量（克） 9 / 10
