Hebei Messi Biology Co., Ltd. gab an, dass Magnesiumoxid-Adsorptionsmaterialien die Vorteile reichlich vorhandener Quellen, niedriger Kosten und einer hohen Anzahl aktiver Oberflächenzentren bieten. Sie werden zur Behandlung von Druck- und Färbeindustrieabwässern, Schwermetallabwässern und häuslichem Abwasser eingesetzt. Sie weisen jedoch Nachteile wie eine geringe spezifische Oberfläche und eine breite Porengrößenverteilung auf, was ihre Adsorptionseffizienz stark einschränkt. Basierend auf der Säure-Base-Dualität und den langsamen Ammoniakfreisetzungseigenschaften von Aluminiumhydroxid wird die Ammoniakfreisetzung bei der Bildung des Magnesiumoxid-Vorläufers Magnesiumcarbonat reguliert. Der Auflösungsmechanismus des bei niedrigem pH-Wert unter hohen pH-Bedingungen gebildeten Aluminiumhydroxids wird genutzt, um die Porenstruktur der Magnesiumoxid-Adsorptionsmaterialien zu regulieren. Der organische Farbstoff Methylorange (MO) und das Schwermetall Bleiionen (Pb2+) wurden als Sonden verwendet, um den Einfluss der Porenstruktur von Magnesiumoxid-Adsorptionsmaterialien auf deren Adsorptionsleistung detailliert zu untersuchen. Dadurch wurde die Struktur-Aktivitäts-Beziehung zwischen der Porenstruktur von Magnesiumoxid und der Adsorptionsleistung aufgedeckt und eine wissenschaftliche Grundlage für die Porenstrukturgestaltung und die kontrollierte Herstellung hocheffizienter Magnesiumoxid-Adsorptionsmaterialien geschaffen.
(1) Aus Magnesiumchlorid als Magnesiumquelle und Harnstoff als Ammoniak-Fällungsmittel mit langsamer Freisetzung wurde mittels hydrothermaler Methode eine kubische Magnesiumcarbonat-Vorstufe hergestellt. Durch Kalzinierung in Luftatmosphäre wurde ein kubisches Magnesiumoxid-Adsorbent mit hoher spezifischer Oberfläche hergestellt, dessen MO-Adsorptionsleistung systematisch untersucht wurde. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die spezifische Oberfläche des hergestellten Adsorptionsmaterials 182 m2/g beträgt und die durchschnittliche Porengröße zwischen 6 und 8 nm liegt. Das Adsorptionsverhalten des Adsorbens für Methylorange folgt der kinetischen Gleichung zweiter Ordnung und der Freundlich-Adsorptionsisothermengleichung. Das Adsorptionsgleichgewicht wird nach etwa 10 min erreicht. Die maximale Gleichgewichtsadsorptionsmenge liegt über 3000 mg/g, und das Adsorptionsverhalten ist hervorragend.
(2) Unter Verwendung von Magnesiumchlorid und Aluminiumchlorid als Magnesium- und Aluminiumquellen, Harnstoff als Ammoniak-Fällungsmittel mit langsamer Freisetzung und Aluminiumhydroxid als Templatlösungsmittel wurde mittels hydrothermaler Methode (180 °C) ein Magnesiumcarbonat-Vorläufer hergestellt und bei 550 °C in Luft kalziniert, um ein durchgehendes mesoporöses Magnesiumoxid-Adsorbent zu erhalten. Adsorptionsverhalten und -mechanismus des Adsorbens für MO und Pb₂⁺ wurden untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass durch Anpassung des Magnesium-Aluminium-Verhältnisses weizenährenförmiges Magnesiumoxid mit hoher spezifischer Oberfläche und reichhaltiger durchgehender Porenstruktur hergestellt werden kann. Die spezifische Oberfläche des Adsorbens kann 136 m²/g erreichen, die durchschnittliche Porengröße liegt zwischen 5 und 8 nm. Der Adsorptionsprozess von Methylorange und Bleiionen durch das Adsorbens folgt der kinetischen Gleichung quasi-zweiter Ordnung und der Gleichung der Langmuir-Adsorptionsisotherme. Die maximale Adsorptionskapazität für Methylorange beträgt 5483 mg/g, die für Bleiionen 2359 mg/g.
(3) Unter Verwendung von Magnesiumchlorid und Aluminiumchlorid als Magnesium- und Aluminiumquellen, Harnstoff als Ammoniak-Langzeitfällungsmittel und den Tensiden Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB) und Hexadecyltrimethylammoniumchlorid (CTAC) als Morphologiekontrollmittel können zwei weizenährenförmige Magnesiumoxid-Adsorbentien mittels Hydrothermal- und Kalzinierungsverfahren hergestellt werden. Ihre Adsorptionsleistung für Methylorange wird detailliert untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Tensiden keinen signifikanten Einfluss auf die Morphologie des Adsorptionsmaterials hat. Nach Zugabe von CTAB erhöhte sich die spezifische Oberfläche des ährenförmigen Magnesiumoxids auf 171 m²/g, und die durchschnittliche Porengröße betrug 6,31 nm. Der Adsorptionsprozess von Methylorange durch das Adsorptionsmaterial folgt der kinetischen Gleichung quasi-zweiter Ordnung und der Freundlich-Adsorptionsisothermengleichung. Die Gleichgewichtszeit verkürzt sich auf 10 min, und die maximale Gleichgewichtsadsorptionskapazität beträgt 3353 mg/g. Nach Zugabe von CTAC erhöhte sich die spezifische Oberfläche des ährenförmigen Magnesiumoxids auf 166 m²/g, und die durchschnittliche Porengröße betrug 5,55 nm. Der Adsorptionsprozess von Methylorange durch das Adsorptionsmaterial folgt der kinetischen Gleichung quasi zweiter Ordnung und der Gleichung der Langmuir-Adsorptionsisotherme, die Gleichgewichtszeit verkürzt sich auf 10 Minuten und die maximale Gleichgewichtsadsorptionskapazität beträgt 3518 mg/g.