水处理滤料表面极性分析文档格式.docx

1、活化沸石、铝矾土陶瓷无烟煤。理想晶体是由一种称之为“原胞”的结构单位，在二维空间中重复排列而形成的一个无限“连续体”，但是实际存在的各种物质并不是无限连续的，它们都是有尽头的，这个尽头就是在不同物质的交界处界面。表面问题不论在工程技术上或是日常生活中都到处可见，很多常见的物理化学过程如催化、腐蚀、摩擦和电子发射等都发生在“表面”。就大多数固体表面来说，无论在组分或是结构上都是和体内不一样的.试验采用表面分析技术，通过微观粒子与表面酌相互作用获得表面信息，然后综合所测结果得出结论。1、实验部分用美国物理电子公司生产的PHI-5702型多功能电子能谱仪（XPS）测定滤料表面的相对元素组成，激发源为

2、铝K，高压14kV；用德国BRUKER公司生产的IFS66V/S型红外光谱仪（FTIR）测定滤料表面的化学结构，波数范围4000400cm-1，最高分辨率0.01cm-1。1.1XPS表征将制备好的样品引入样品室，用一束单色的X射线激发.只要光子的能量h大于原子、分子或固体中某原子轨道电子的结合能EB，便能将电子激发而离开，得到具有一定动能的光电子。由于X射线能量较高，所以主要得到的是来自原子的内层轨道的电子。光电子进入能量分析器，利用分析器的色散作用，可测得其按能量高低的数量分布。由分析器出来的光电子经倍增器进行信号放大，再以适当的方式显示、记录，得到XPS谱图。为防止分析时样品表面受到污染

3、，样品室应保持10261028Pa的超高真空条件。整个系统和一台小型计算机相连，可实现操作、数据采集和处理以及数据输出的自动化。表1列出了5种滤料的相对元素组成，图125分别为无烟煤、活化沸石、铝矾土陶瓷、磁铁矿及沸石滤料的XPS图谱。XPS图谱分析表明：无烟煤的元素组成为Si（109.2eV），O（539.2eV），C（291.6eV），原子浓度分别为4.52%，21.15%和70.68%，此外还含有少量的Fe和Al；活化沸石的元素组成为Si（109.6eV），O（539.6eV），Al（82.4eV），原子浓度分别为20.93%，68.51%和6.43%，此外还含有少量的Fe和Ca；铝矾土

4、陶瓷的元素组成为Si（109.6eV），O（539.6eV），Al（82.0eV），原子浓度分别为15.48%，67.86%和15.02%，此外还含有少量的Fe和Ca；磁铁矿的元素组成为Si（111.2eV），O（541.6eV），Fe（720.8eV），原子浓度分别为15.39%，70.97%和9.91%，此外还含有少量的Ca和Al；国投盛世沸石的元素组成为Si（110.4eV），O（540.6eV），Al（82.0eV），原子浓度分别为19.43%，73.15%和5.18%，此外还含有少量的Fe和Ga。1.2FTIR表征图6210为无烟煤、活化沸石、铝矾土陶瓷、磁铁矿滤料及沸石的红外光谱图

5、谱.无烟煤539.97cm-1处代表Fe2O3，1033.65cm-1处代表C-C伸缩振动，1430.92cm-1处代表-CH3不对称变形振动，1641.13cm-1处代表C=C伸缩振动3496.31cm-1处为羟基伸缩振动。活化沸石536.11cm-1处代表Fe2O3，642.18cm-1处代表Al2O3，771.39cm-1721.25cm-1处的窄带为Si2O对称伸缩振动，1002.80cm-1处宽而强的吸收为SiO32-的伸缩振动，3444.24cm-1为SiO32-的伸缩振动处为羟基伸缩振动。铝矾土陶瓷453.19cm-1处为SiO2弯曲振动，603.61cm-1、636.39cm-

6、1处代表Al2O3，1081.87cm-1处强而宽的吸收峰为Si2O2Si伸缩振动，3448.09cm-1处为羟基伸缩振动。磁铁矿453.19cm-1处为SiO2弯曲振动，700cm-1500cm-1处较宽的吸收带为Fe3O4，989.30cm-1处强而宽的吸收为SiO32-的伸缩振动，3652.52cm-1处为羟基伸缩振动.沸石457.05cm-1处为SiO2弯曲振动，536.11cm-1处代表Fe2O3，734.75cm-1处代表Si2O对称伸缩振动，1010.52cm-1处强而宽的吸收为SiO32-的伸缩振动，3446.17cm-1处为羟基伸缩振动。2、结果分析2.1表面基团综合XPS及

7、FTIR测试结果可知，5种滤料表面均存在吸附水，无烟煤表面主要由有机化合物组成，活化沸石表面主要由SiO2、硅酸盐类化合物、Al2O3及Fe2O3组成，铝矾土陶瓷表面主要由SiO2和Al2O3组成，磁铁矿表面主要由SiO2、硅酸盐类化合物和Fe3O4组成，沸石表面主要由SiO2、硅酸盐类化合物及少量的Fe2O3组成。2.2表面极性强弱分析无烟煤滤料表面主要由有机基团组成，极性最弱；磁铁矿、活化沸石、铝矾土陶瓷和沸石4种滤料表面均为无机基团组成，因而极性强于无烟煤。磁铁矿、活化沸石、铝矾土陶瓷、沸石4种无机滤料的极性强弱可通过O原子的含量来比较。根据FTIR实验结果，把通过XPS试验测得的滤料中O的含量分为三部分：第一部分为仪器本身产生的O污染，第二部分为滤料表面固有的O原子，第三部分为吸附水中O原子。5种滤料的XPS试验条件相同，所以仪器本身产生的O污染相同。由于5种滤料试验前所采用的处理条件是相同的，所以吸附水的含量越大，则该种滤料表面的极性越强；滤料表面固有的O原子越多，则该种滤料表面的极性亦越强。综上所述，O原子的含量可以用来比较滤料表面的极性大小，据此可以判断沸石的极性最强，磁铁矿的极性强于活化沸石和铝矾土陶瓷，而活化沸石和铝矾土陶瓷的极性则相差不多。5种滤料表面极性强弱表现为：