沸石/矿渣基多孔地质聚合物微球的制备与性能研究
摘要
随着现代化建设的发展，寻求新型绿色的环保材料用以处理工业废水的要求越来
越迫切。地质聚合物是一种价格低廉，环境友好的硅铝酸盐，其可以作为建筑材料以
及作为吸附材料等在实际工程中有很好的应用。而多孔地质聚合物微球是目前发展前
景极好的吸附材料之一。但是目前对于多孔地质聚合物微球的吸附剂研究比较少，大
多集中在粉末吸附剂上，由于粉末吸附剂不利于回收再利用，所以急需探究微球的制
备方法。目前常见的制备微球的方法主要有模板法、搅拌法、反向模板法、冰模板法
和分散悬浮固化法等。
本文通过悬浮固化法来制备多孔地质聚合物复合微球。选用矿渣（高炉炼铁过程
中的副产品）作为基体。将矿渣与碱激发剂进行聚合反应得到矿渣基泡沫材料，矿渣
基材料与硅酸盐水泥相比，耐腐蚀性更好、能耗低、来源广泛、低碳环保等。选用沸
石作为增强剂。沸石可以吸附小的有机分子，并能与大的有机分子分离，因此沸石也
被称为分子筛。沸石其自身具有独特的孔隙结构提供了大量的比表面积，可以很好的
吸附物质，除此之外，沸石表面经常发生化学反应，这都使得沸石成为最有前景的吸
附材料之一。
本论文首先制备了不同形状的多孔地质聚合物并对不同形状的多孔地质聚合物进
行吸附亚甲基蓝性能的测试，结果表明，球形的多孔地质聚合物的吸附效果更好。然
后又制备了添加不同沸石含量的沸石/矿渣基多孔地质聚合物复合微球并分析了XRD、
FTIR、孔隙率、开孔率、密度、强度等，还探究了复合微球对亚甲基蓝染料的吸附
性能，结果发现，添加沸石的多孔地质聚合物微球强度明显提高，吸附效果略有下降。
之后又对复合微球进行了循环吸附能力的探究，本文循环吸附亚甲基蓝十次并对
结果进行分析，借助XRD、FTIR、BET、强度对吸附后复合微球的性能进行了测试，
并且对吸附结果进行了分析。结果表明，十次吸附后，复合微球成分构成没有发生变
化，复合微球的质量有明显变化，强度略有衰减，但是复合微球的吸附量、去除率都
没有发生明显变化，且去除率仍然能达到69.51%，证明复合微球具有很好的循环吸
附能力。
最后，对复合微球的吸附机理进行了探究，本文主要进行了吸附动力学研究，包
括准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子内扩散模型。最后拟合的结果表明
本论文对亚甲基蓝的吸附过程符合准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子内
I
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
扩散模型。
综上，本论文以矿渣为基体，沸石作为增强相通过悬浮固化法成功制备出了具有
连通多级孔、高强度并且价格低廉环境友好的多孔地质聚合物复合微球。
关键词：多孔地质聚合物；矿渣；沸石；吸附；亚甲基蓝
II
沸石/矿渣基多孔地质聚合物微球的制备与性能研究
ABSTRACT
Withthedevelopmentofmodernization,thesearchfornewgreenandenvironmentally
friendlymaterialstotreatindustrialwastewaterisbecomingmoreandmoreurgent.
Geopolymersareinexpensiveandenvironmentallyfriendlysilica-aluminatesthatcanbe
usedasconstructionmaterialsandadsorbentmaterialsforpracticalengineeringapplications.
Porousgeopolymermicrospheresareoneofthemostpromisingadsorbentmaterials.
However,therearefew