湖南省通洪旋振筛有限公司
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旋振筛界面筛分原理

脱铅旋振筛作为一种新型的生态环境材料,具有高选择性、洗脱峰集中、化学稳定性强、无再生污染等优点。其工作原理是在改性或人工合成的基体上,通过化学手段控制筛体表面晶化趋势,以期形成具有特殊选择性的筛位。水体中有害离子如铅、镐等重金属离子的污染和毒害早已被认知并进行了广泛的研究,各国对其饮水中的限量也都做了规定。但是一般的方法很难有效去除水体中的微量有害离子,旋振筛在这方面的试用已表现出先进性和环境协调性,作者此前的研究结果表明,特种旋振筛在乏燃料后处理提取放射性核素中显示出良好的应用前景。本课题组在已有专利基础上l8]以siq。Tiq。CaC03为原料,对脱铅旋振筛的制备和铅的物化行为及净化机理进行了较为充分的研究。本文在前期工作基础上,合成以焦磷钥酸锡为基体的新型脱铅旋振筛,并对其界面的筛分机制进行了初探。并提出脱铅旋振筛表面筛位的键合机理。

1实验

(i)旋振筛基体的制备。

将10几的焦磷酸钾溶液与1.0几的钥酸钠溶液按10:1的体积比在剧烈搅拌条件下混合,再用0.1几盐酸调节混合液的pH值至3.0,之后缓慢滴加0.5的四氯化锡溶液,至有白色胶体沉淀析出,室温沉降24h。用去离子水将胶体洗涤至中性,经抽滤后,滤饼在50一70℃的烘箱中烘干,待滤饼干至透明且有明显裂纹后,用1.0mcl几的硝酸溶液炸裂,酸化24h后,用去离子水洗至中性,烘干备用。

(2)脱铅旋振筛的制备。

将干燥后的焦磷铝酸锡基体浸人1.0mcl几的硝酸铅溶液中,调节pH值至3.0左右,25弋下于水浴振荡器上间歇振荡24h,用去离子水洗至洗液中不含有PbZ十,烘干备用。将饱和铅离子的基体放人马福炉中,以4。8℃/min的速度匀速升温至650℃并在650℃下焙烧6h进行固位,自然冷却至室温后将其装柱,以0。5mcl几的硝酸和硝酸按混合溶液(体积比为I二l)流化态洗涤48h,抽出筛体上的铅离子。

2结果和讨论

2.1红外光谱分析

基体和脱铅旋振筛吸收峰出现了明显的差异,并且在中远红外区显示的主要为基团的振动和转动情况,其分子内和分子间的作用最为直接,故此我们选定此波数段进行分析。由于原位红外谱图显示的为固体材料的表面信息,并且旋振筛此处附近的峰形明显有别于基体的峰形,这表明从基体到旋振筛的化学处理过程中,旋振筛表面发生了结构变化,使MO原子收缩到筛体内部,造成旋振筛表面Moo聋一振动吸收峰的消失。弯曲振动峰的消决也显示由于化学制筛和热力学重结晶的作用使旋振筛表面的低维界面结构发生改变,从而造成Mo原子被遮蔽。

2.2XPS能谱分析

XRD测试表明基体为典型的无定型材料,旋振筛具有良好的晶型结构。这与以上推断相符。由无定形态转变为晶态,导致旋振筛表面介电常数发生变化,使得铅离子与基体表面的亲和力增强,从而降低了铅离子与基体表面结合能;另一方面,其相应的离子交换空穴的大小与铅离子的半径相同或接近,导致空穴与离子之间大的静电引力,形成离子记忆效应。但可以肯定的是,这种选择性的键合作用强度小于强离子键,否则反应(3)和(4)不能发生;而此键合作用又远非一般的vande,Waa1S力,因为界面的vanderWaals力基本不具备选择性。这种筛分键合作用可能是与氢键强度相近的一种弱化学作用。 2。3选择性分析由表1可以看出旋振筛对铅的选择吸附能力远远高于其他几种金属离子,其吸附率为96%,同时对MnZ十吸附率也较高。为便于分析影响吸附的因素,离子在筛体卜的吸附量以毫克每升计、

3结论

本文研究表明以化学修饰手段可以赋予旋振筛特殊的筛分与键合能力,从而为实现高选择性分离水体中有害金属离子提供了一种新方法。基体在高温固相化学反应中,在脱铅旋振筛表面形成一种弱化学作用,并通过热力学重结晶过程导致的聚合反应得以保持,尽管目前还难以作出定量分析,但这种弱化学作用很可能是低维界面上一种新的化学键合力,并在旋振筛表面生成具有特殊选择性的位置,进而达到高效筛分特定离子的效果。此种化学键合力与待去离子的价电子态直接相关,同时金属离子的水合半径大小在竞争吸附中也表现出影响。

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