不同水位条件下土的自重应力计算

不同水位条件下土的自重应力计算 2.中国科学院研究生院,北京 100080) 【摘 要】在固液比1 ?10 时，将凹凸棒石粘土分别采用1% HCl 、H SO 、H PO 、 CH COOH 、HClO 和H P O 溶 2 4343 4427 液进行处理，通过红外光谱、凹凸棒石粘土成分、比表面积、稳态剪切流变和脱色力性能的测定，考察了不同类型酸处理对+2+凹凸棒石粘土结构和性能的影响。结果表明:与凹凸棒石粘土原土相比，经酸处理后可溶出凹凸棒石粘土中的Na、Mg和 2+ Ca 离子;HCl 、CH COOH 、H PO 和HClO 溶液处理的凹凸棒石粘土比表面积和孔体积减小，但平均孔径增大;经酸处 33 44 理后凹凸棒石粘土剪切粘度降低;用H SO 处理的凹凸棒石粘土表现出最好的脱色性能。 2 4 【关键词】凹凸棒石粘土;酸处理;比表面积;流变;脱色力 【中图分类号】P619.255;TD926.1【文献标识码】A【文章编号】1007-9386(2011)02-0032-03 Effects of Acid Treatment With Various Types on Physicochemical of Attapulgite Clay 1,211XU Ji-xiang, WANG Qin, WANG Ai-qin (1.R&D Center of Xuyi Attapulgite Applied Technology, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Science, Lanzhou 730000, China; 2.Graduate University of the Chinese Academy of Science, Beijing 100080, China) Abstract: A series of attapulgite samples were prepared by acid activation with 1% HCl, HSO, HPO, CHCOOH, HClOand 243434 HPOso lutions at solid to liqu id ratio of 1:10 . Th e effects of differen t acids on structure and pro perties of attap ulgite w ere 427 investigated using infrared spectroscopy (IR), the chemical composition analysis, nitrogen adsorption-desorption(BET), steady shear +2+ 2+ flow and bleaching experiments. The results showed that acid treatment leads to the removal of the Na、Mgand Cacations. Thespecific surface area, pore volume of attapulgite samples decreased after treatment with HCl, CHCOOH, HPOand HClOsolutions 334 4 and the mean pore size increased. The shear viscosity of attapulgite suspension decreased after acid activation. Attapulgite activated with 1% HSOgive the highest bleaching capacity for colza oil. 24 Key words: attapulgite clay; acid treatment; special surface area; rheology; bleaching 凹凸棒石是一种纤维状结构的含水富镁铝硅酸盐及其处理后对结构和性能变化的研究较少。为此，本矿物，基本结构单元为两层硅氧四面体与一层镁(铝) SO、HPO、 文以APT 为原料，分别经1%HCl、H2 4 3 4 氧八面体构成的层链状结构。由于凹凸棒石的特殊结 CHCOOH、HClO和H PO溶液处理后，通过红外 3 4 4 2 7 构，在脱色、吸附和载体材料等方面具有重要的工业 光谱、成分分析、比表面积、稳态剪切流变和脱色 [1]性能的测定，考察了不同类型酸处理对APT理化性 应用价值。凹凸棒石粘土(简称APT)主要由凹凸棒 能和脱色力的影响，为其进一步应用奠定了试验基 石组成，天然APT常伴有蛋白石、石英和碳酸盐等， 础。 同时由于范德华引力和氢键作用，APT棒晶通常以聚 1 试验方法 集体形式存在，限制了APT的性能和应用范围。因 1.1 试剂及仪器 APT由江苏玖川纳米材料科技发此，在APT使用前通常需要采用适当方法去除杂质和 展有限公司提 解离棒晶聚集体。 供，使用前经1次对辊处理。菜籽原油取自工厂压榨 酸处理可以部分解聚APT 棒晶束，改变APT 的 [2-5]+比表面积，去除碳酸盐等矿物杂质。同时H能置 2+ 3+ 3+ 换APT中含有的Mg 、Al 和Fe 等金属离子，提 的毛油。HCl 、H SO 、H PO 、CH COOH 、HClO 2 4 3 434高APT的阳离子可交换性，改善APT的脱色力和吸 和H P O 皆为分析纯。 4 2 7[6-7]附性。目前文献报道较多的主要是采用盐酸或硫 Thermo Nicolet NEXUS TM红外光谱仪(美 酸处理APT，而采用有机酸和高价酸溶液处理APT 国Micromeritics)、ASAP 2010表面及孔径分析仪 (美国X PANalytical Co.)、MiniPal 4荧光光谱仪 HClO10.39-15.560.1072.620.141.19 4 的APT APT处理前后的红外光谱见图1。 H P O 10.83-15.540.1372.190.141.174 2 7 H SO 10.72-15.350.1172.530.141.152 4 由表1 可知，APT 经酸处理后，MgO 、Na O 和 2 CaO的含量明显降低，说明酸处理时APT中可交换的 2++2+Mg、Na和Ca可被溶解到悬浮液中。处理前后铁 离子相对含量增加，可能原因是铁离子为APT晶体结 构中的骨架离子，不具有可交换性。 2.3 BET 分析 通常APT的显微结构包括3个层次: ?APT的基 本结构单元，即棒状单晶体，简称棒晶;?由棒晶 紧密平行聚集而成的棒晶束;?由棒晶束(也包括棒 [12]晶)间相互聚集而形成的各种聚集体。研究结果显 示，天然的APT 棒晶间通常以鸟巢状或柴垛状聚 集，属于显微结构中的第三个层次。表2列出了APT 酸处理前后S、S、S、V、V和PZ 的 BETmicroexttotalmicro 变化情况。 图中各吸收峰对应的基团根据Cornejo、Gionis[8-10]及Frost等报道的APT和海泡石的特征峰确定。由 -1 图中可见，428cm对应的Si-O-Mg峰或O-Si-O弯 由表2可见，APT经不同类型的酸处理后，S BET +曲振动吸收峰总体呈减弱趋势，这是因为H可交换 的变化总体呈减小趋势。适当的酸处理可以去除棒晶2+ 2+ -1 APT中的Mg 离子，Mg 离子的溶出使428cm 吸 间粘结物以及碳酸盐杂质，进而疏通APT的孔通道。 收峰强度减弱，但用HPO和HSO处理样品的吸收 42724+ 但在酸处理阶段，悬浮液中H 可逐步置换八面体层 HCl 19174 1170.350.0347.31 表3 原土及各种酸处理APT对菜籽油的脱色性能 酸处理 HClO 19264 1280.400.0298.434 的APT 经不同酸处理的APT样品 原土 H P O 15326 1270.400.01110.384 2 7 CH COOH H PO HCl HClOH P OH SO 33 444 2 72 4 H SO 13727 1100.380.01111.192 4 脱色率(%)65.8670.9571.0479.2384.2073.6985.39 2+ 内的Mg等金属离子，八面体片被溶解，而且随八 从表3可以看出，与原土相比，经不同酸处理的面体阳离子的溶解，四面体片失去结构支撑，结构部 APT 对菜籽油的脱色率明显增加。通常APT的比表 [13]分塌陷，孔体积减小，比表面积减小。酸性较弱的 面积越大，其吸附能力越强，但酸处理APT的比表面 CH COOH 对八面体片和APT 棒晶侵蚀较弱，S 、 积降低，说明酸化处理APT的比表面积不是决定脱色 3 BET [16]S、V和PZ 降低较小。但经HPO和HSO处 micromicro42724。APT经酸处理后孔径变大，总 率大小的绝对因素 理的样品S 明显减小，同时V 体积也相应变 BET micro 体趋势是孔径越大脱色率越高。 小，但PZ 明显增大。该结果说明在相同酸浓度处理 3 结论 下，HPO和HSO处理对APT微观结构影响最大。 42724(1) 酸处理后APT中MgO、NaO和CaO的含量明 22++2+2.4 稳态剪切粘度 图2是各种酸处理APT及原土的显降低，说明APT中可交换的Mg、Na和Ca可被 有效溶出。 剪切流变曲线。 (2) 酸处理可使APT的比表面积和孔体积减小， 平均孔径增大。经HSO处理的样品比表面积最小， 244 10 平均孔径最大，因而对菜籽原油的脱色率最高。 原土 HPO 3 4(3) 与原土相比，各种酸化APT的剪切粘度降 HSO 24低，经CH COOH 处理的样品剪切粘度最大，H SO 3 2 4 HClOs) 4 ?处理的样品剪切粘度最低，与比表面积的变化趋势基 a CH COOH 33 10 H P O 本一致。 4 2 7(mP HCl【参考文献】 [1]郑茂松,王爱勤,詹庚申.凹凸棒石粘土应用研究[M].北京:化学 剪切粘度 工业出版社,2007. 210 [2]BARRIOS M S, et al. 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A pplie d Clay Sc ience , 19 97,12 (4):3 29-3 47. 6+[7]刘云,陈捷,马毅杰.酸活化凹凸棒石粘土对废水中Cr的吸附 度降低，经CH COOH 处理的样品剪切粘度最大， 3 及其应用研究[J].非金属矿,2007,30(4): 60-64. HSO处理的样品剪切粘度最低，与比表面积的变化 24[8]CORNEIO J, HERMOSIN M C. Structural alteration of sepiolite 基本一致。这一方面是因为酸化处理溶蚀APT骨架使 by dry grin ding [J]. Cla y Min erals. 1 988,23:3 91-3 98. 纤维状棒晶变短，棒晶间交叉缠结的能力减弱，因而 [9]GION IS V, et al. On the structure of paly gorskite by mid -and 悬浮液剪切粘度降低;另一方面，酸化处理使APT表 ne ar-infra re d sp ec tros co py [J ]. Am eric an Min eralog is t, 2 00 6, 面负电荷减少，从而使棒晶间静电排斥力减弱，分散 性降低，故悬浮液剪切粘度下降。 (下转第47页)91:1125-1133. 1997. 以凹凸棒土为吸附载体、活性炭为添加剂、二氧[3]FUJISHIMA A, HONDA K. Electrochemical photolysis of water 化钛为催化剂制备的复合型光催化剂在紫外光下对印 at a se mic ond uctor electrod e[J]. Na ture, 19 72,238 :3 7-3 8. 染废水进行处理，结果表明复合体对COD的降解效果 [4]JU CH IDA H, ITOH S, YO NEYA MAH . Pho to ca talytic de co m- 良好，且不只是吸附作用，光催化也发生了作用，初 p os itio n of pro p yz a m id e u s ing TiO s up p o rte d o n a ctiv ate d 2 c arb on [J].Ch em . Le tt, 2 0 01 ,22 :2 0 3-2 05 . 次降解率60min时达到77.2%;活性炭的加入有利于 [5]王程,龚文琪,李艳,等.矿物负载纳米Ti光催化材料的制备及O 2光催化的效果。本试验条件下，通过综合平衡分析后 其在偶氮染料废水处理中的应用[J] 材料科学与工程学报.,的最优 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为:质量比6?1?1、煅烧温度400?、煅 2008,26(1):129-133.烧时间90min、分散剂用量0.5mL。 [6] FU J ISH IMA A , RA O T N , TRY K D A . Tita n iu m d io x id e 复合陶瓷球解决了物理吸附剂处理废水后难以清 p ho to c ataly sis[J ]. J o urna l o f Pho toc he m is try a nd Ph oto biol- og y C: Pho to ch em is try Re view , 20 00 ,(1):1 -2 1. 理、二次污染和再生困难等问题，为废水处理提供一 [7]刘立敏,张鹏,徐瑞芬.粘土、活性炭、二氧化钛复合陶瓷球对 种新的思路。 染料废水的降解[J].水处理技术,2007,33(4):11-13. 【收稿日期】2011-02-25 E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E adsorption onto acid-activated palygorskite[J]. Journal of Haz- (上接第34页)ardo us Materia ls , 20 07 ,1 49 (2 ):34 6-35 4. [10]FROST R L, e t al. 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