X型硅铝分子筛的合成及吸附铜离子的研究
开题报告
我国是一个燃煤大国，煤炭作为我国的主要能源，开采量和消耗量巨大。其中煤矸石的堆积及煤炭预处理的洗煤流程，均会产生含有大量重金属的有害物质。大量的重金属未达标排放，造成的水体、土壤污染给国家造成了极大的经济损失，也使得煤炭行业水资源更为紧缺，严重制约着煤炭生产的发展。如何处理重金属离子成为当前需要解决的环境问题，而以煤矸石为原料合成沸石吸附剂通过吸附分离法处理废水、土壤等中重金属最有效的方法之一，实现以废治废。因此以 X 型沸石为吸附剂，Cu2 、为研究对象，通过合成X型硅铝分子筛，进而探究其对 Cu2 的吸附性能。
自十八世纪末期Scheele C W发现“木炭一气体”体系中的吸附现象来，吸附操作广泛的用于气体分离和净化工业。二十世纪三十年代，Barrer R M开始对沸石进行系统的研究，并首次利用天然菱沸石作为吸附剂分离气体、液体混合物。随着人工合成沸石分子筛作为吸附剂开发和利用，大规模的吸附单元操作广泛地应用于工业实践当中。特别是PSA、TSA和VSA等分离技术的出现极大地推动了吸附分离工业的发展。而吸附剂则是PSA、TSA和VSA分离技术的基础，吸附剂的性能直接影响分离效果。虽然近年来已经出现了有机树脂、炭分子筛、柱状粘土等吸附剂，但是沸石分子筛凭借其规整的晶体结构和可调变的表面性质，仍在吸附分离工业占统治地位，具有广阔的应用前景[l]。沸石分子筛是天然或人工合成的含碱金属或碱土金属的笼形孔
洞骨架的硅铝酸盐晶体材料，一般将天然的分子筛称为沸石(zeolite)，人工合成的称为分子筛(molecular)，两者的化学组成和分子结构并无本质差别，故通称为沸石分子筛。沸石分子筛有着严格的结构和空隙，而X型硅铝分子筛是其改性制备，空隙大小因结构差异略有变化，从而实现了对不同分子大小物质的分离。
1.1分子筛的化学组成
分子筛是一类具有骨架结构的微孔晶体材料，其骨架主要是由TO。四面体构成的，其中T是四面体的中心原子，通常是指Si，Al或P原子，在少数情况下是指其他原子。由于骨架A104-四面体带有负电荷，所以其孔道内必有补偿负电荷的阳离子存在，通常是Na ，Na 可被其他金属离子(如K 、Ca2 、Ba2 等)取代或部分取代。分子筛中含有一定量的结晶水。
1.2沸石分子筛的结构单元
通过共享顶点面而形成沸石分子筛骨架结构的T04四面体是构成分子筛骨架的最基本结构单元，即初级结构单元。在这些四面体中，硅、铝和磷等中心原子都以高价氧化态的形式出现，采取sp3杂化轨道与四面体顶角处四个氧原子成键。沸石分子筛的骨架可以被看作是由有限的成分单元或无限的成分单元(如链或层)构成。有限的结构单元称为次级结构单元(SBu)，即是硅氧四面体和铝氧四面体通过氧桥相互联接，形成多元环，连接四面体的数目不同，形成不同边数的环。各种不同形式的多元环又通过氧桥相互连接，形成具有三维空间结构的空腔，通常称为晶穴或笼。在分子筛的各种笼之间，可以通过由各种形式多面体形成的孔道而相互贯通[2]。
1.2.1 X型沸石分子筛的晶体结构
人工合成的x型沸石与天然的八面沸石具有相同的晶体结构，其硅铝比小于1.5，X沸石属立方晶系，由24个T04四面体组成，四面体的中心位于13笼的24个顶点上，其中还有平衡电荷的Na ，分布在六元环附近和八元环附近)，X型沸石是按金刚石晶体式样排列的，通过六元环以用六个氧桥相互联结(每个13笼通过8个六元环中的4个、按四面体的方向与其他B笼联结)，这样就形成了一个二十六面体笼，称之为八面沸石笼或超笼，其直径为1.8nm，是八面沸石的主要孔笼。八面沸石笼间通过十二元环沿三个晶轴向互相贯通，形成一个晶胞，十二元环是八面沸石的主要窗口，其孔径约为0.74nm。
1.3沸石分子筛的吸附性质
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