基于CuO功能化棉织物的制备及其在水净化中的应用研究
发布时间：2021-07-08 13:45
随着人类工业化进程的不断推进,饮用水的匮乏、工业污水的排放、原油泄漏事故频发都给人类的生命健康和全球生态环境带来了巨大威胁。因此,开发可以去除水中的细菌、有机污染物、油溶污染物的多功能水净化材料是当前材料、环境领域的研究热点和重点。基于氧化铜（CuO）独特的物理化学性质,本研究以棉织物（Cot）为基材,醋酸铜（CuAc）为原料,通过原位生长制备出棉织物/氧化铜复合材料（Cot-CuO）,探索其对水中细菌、可溶性染料的去除潜能。在此基础上,通过浸渍法在Cot-CuO表面构建硬脂酸（STA）疏水表面,获得棉织物/氧化铜/硬脂酸超疏水材料（Cot-CuO-STA）,进一步探索其对水中油污染物的分离性能。在此基础上,将Cot-CuO和Cot-CuO-STA组装成双层功能膜系统（DFMS）,探究了DFMS对同时含有油类CHCl3和亚甲基蓝（MB）水溶性染料组成的复杂水体的油水分离效率和光催化性能。具体研究工作包括:（1）棉织物/氧化铜复合材料的制备及其抗菌和光催化性能研究:以棉织物（Cot）作为基材,醋酸铜（CuAc）为前驱体溶液,通过原位生长制备出棉织物/氧化铜复合材料（Cot-CuO）。研究...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＺｎＯ／ｇ－Ｃ３Ｎ４异质结的光催化机理示意图ｌ６｜ｌ??Ｂａｊｉｒｉ?１６３］利用燃烧过程中气体释放产生的多孔结构制备出ＣｕＯ／ＺｎＯ／ｇ－Ｃ３Ｎ４??
ｒ１。Ｔｉ〇２网状膜具有优良的机械强度??和耐腐蚀能力，在酸、碱、盐、有机溶剂和物理磨损中表现出良好的稳定性。同??时，Ｔｉ０２网状膜在紫外光照射下可以光催化分解油和有机分子，表现出优良的防??污和自清洁能力，在污水处理和溢油回收方面表现出良好的应用潜力。??＿＿＿＿＿＿＿＿????广二：響二??１?■?＿Ｐ’￥??ｆ：．：．．，一．?ｉｌｌ??Ｔｉｍｅ?⑷??Ｈｉｔｈ?Ｍ＊ｃｒ？－ｉｉａｉｉｏｓｃａｉｋ?德，：鄕■鄉ａｒ她峨??ｂｉｎａｒ＞?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??图１．３多孔还原氧化石墨烯／聚碳酸酯单体的性能分析Ｍ??Ｗａｎｇ＾采用热阻非溶剂诱导相分离法制备了具有新型微纳米级二元结构的??超疏水、超亲油多孔氧化石墨烯／聚碳酸酯复合材料（ＲＧＯ／ＰＣ）。ＲＧＯ／ＰＣ具有较??高的比表面积（１３７．１９?ｍ２＃）和孔隙率（９１．３％）。ＲＧ０／ＰＣ复合材料能够选择性地??从水中吸附多种油类和有机溶剂。此外，ＲＧＯ／ＰＣ还能对腐蚀介质保持稳定的排??斥作用。??Ｌｉｕ｜６８ｌ采用通过简单的喷涂技术，以ＰＤＭＳ和ＰＭＭＡ在ＴＨＦ溶液中制备了??一种半透明的超疏水涂层。水接触角显示为１５７．５°，滑动角为２．８°。此外，该超??疏水涂层在抗砂粒磨损和水滴冲击方面也表现了显著的稳定性，在强酸溶液中浸??泡后仍能保持其超疏水性。通过热压工艺来实现从超疏水状态到超亲水状态的转??变，超润湿表面己被证明在高效油水乳液分离，防污和自清洁方面具有应用潜力。??１．３?ＣｕＯ及其复合材料??１．３．１?ＣｕＯ的结构及其物化特性??ＣｕＯ是铜的二价氧化物，通常呈现黑色和棕黑色。ＣｕＯ的相对分子质最为??７９．５、密度为６．
，获得纯净的棉织物（Ｃｏｔ）。接着将尺寸为５?ｃｍ＊５?ｃｍ的棉织物??（Ｃｏｔ）置于２００?ｍＬ不同浓度醋酸铜溶液（０．５？３?ｗｔ％）中，在１２０?ｒｍｉｉＶ１的搅拌速??度下７０?°Ｃ下反应０．５?ｈ；接着升高温度到１００?°Ｃ，继续反应０．５?ｈ。反应结束后，??将制备的棉织物进行洗涤，在６０?°Ｃ下干燥２?ｈ，得到了棉织物／氧化铜复合材料??（Ｃｏｔ－ＣｕＯ）〇??－－－．…．丨．．１?＂ｃｕＡｃ?｜??原位生长?＾?十燥??Ｃｏｔ?（棉织物）?〇?＝?ＣｕＯ??图２．１?Ｃｏｔ－ＣｕＯ的制备流程图??棉织物（Ｃｏｔ）是亲水性基材，表面含有大量的－ＯＨ，可以键合反应体系中的??Ｃｕ２＋；通过控制反应温度，使部分Ｃｕ２＋在棉织物表面水解成絮状的Ｃｕ（ＯＨ）２，进??而在高温下脱水反应生成可牢固地包覆在棉纤维表面的ＣｕＯ。反应如２－（１）和２－??⑵所示：??Ｃｕ２＋＋２Ｈ２０－Ｃｕ（０Ｈ）２＋２Ｈ＋?２－（１）??Ｃｕ（０Ｈ）２－Ｃｕ０＋Ｈ２０?２－（２）??表２．１样品命名及其反应条件??样品?ＣｕＡｃ浓度（ｗｔ％）?ＣｕＯ负载量（％）??Ｃｏｔ－ＣｕＯ〇．５?０．５?０．８??Ｃｏｔ－ＣｕＯ?ｌ．ｏ?１?５．１??Ｃｏｔ－Ｃｕ０２．ｏ?２?１０．９??Ｃｏｔ－Ｃｕ〇３．ｏ?３?１５．９??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inhibition effect of magnetic field on nitrous oxide emission from sequencing batch reactor treating domestic wastewater at low temperature[J]. Dan Xu,Hongmin Ji,Hongqiang Ren,Jinju Geng,Kan Li,Ke Xu. Journal of Environmental Sciences. 2020(01)
[2]新颖CdMoO4/g-C3N4复合材料的制备及其可见光增强的电荷分离和光催化活性（英文）[J]. 柴波,闫俊涛,范国枝,宋光森,王春蕾. Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
[3]超级电容器概述[J]. 范壮军. 物理化学学报. 2020(02)
[4]超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响[J]. 林旷野,陈雪峰,刘文. 中国造纸. 2019(09)
[5]天然沸石对氮肥工业废水的处理性能研究[J]. 边永欢,靳薛凯,冯素敏,宋振扬,邵立荣. 河北工业科技. 2017(01)
[6]浅谈地球环境与水资源的危机保护[J]. 刘畅. 中国石油石化. 2016(S1)
[7]水资源保护现状及污染防治对策[J]. 买培培. 资源节约与环保. 2014(12)
[8]电解活性氯杀菌在水处理中的研究进展[J]. 张化冰,郦和生. 绿色科技. 2014(02)
[9]松花江水系有机物污染的现状分析[J]. 刘连成,牟林,杨湘奎. 黑龙江水专学报. 2007(03)
[10]我国水污染现状及治理对策[J]. 关亮炯. 科技情报开发与经济. 2004(06)
博士论文
[1]CuO纳米结构的形貌可控制备及其光催化性能[D]. 严冰.中国地质大学 2017
[2]新型含铜抗菌钛合金的制备与性能研究[D]. 马政.大连理工大学 2015
[3]铜、锌氧化物的形貌控制合成及性能研究[D]. 张红霞.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]新型铁碳填料的制备与废水除磷性能研究[D]. 杜利军.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2019
[2]超细CuO的制备及其在棉、锦纶纤维上的抗菌应用研究[D]. 黄鹏杰.苏州大学 2018
[3]基于三维荧光光谱的饮用水有机物定性判别方法研究[D]. 张晓燕.浙江大学 2018
本文编号：3271689
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＺｎＯ／ｇ－Ｃ３Ｎ４异质结的光催化机理示意图ｌ６｜ｌ??Ｂａｊｉｒｉ?１６３］利用燃烧过程中气体释放产生的多孔结构制备出ＣｕＯ／ＺｎＯ／ｇ－Ｃ３Ｎ４??
ｒ１。Ｔｉ〇２网状膜具有优良的机械强度??和耐腐蚀能力，在酸、碱、盐、有机溶剂和物理磨损中表现出良好的稳定性。同??时，Ｔｉ０２网状膜在紫外光照射下可以光催化分解油和有机分子，表现出优良的防??污和自清洁能力，在污水处理和溢油回收方面表现出良好的应用潜力。??＿＿＿＿＿＿＿＿????广二：響二??１?■?＿Ｐ’￥??ｆ：．：．．，一．?ｉｌｌ??Ｔｉｍｅ?⑷??Ｈｉｔｈ?Ｍ＊ｃｒ？－ｉｉａｉｉｏｓｃａｉｋ?德，：鄕■鄉ａｒ她峨??ｂｉｎａｒ＞?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??图１．３多孔还原氧化石墨烯／聚碳酸酯单体的性能分析Ｍ??Ｗａｎｇ＾采用热阻非溶剂诱导相分离法制备了具有新型微纳米级二元结构的??超疏水、超亲油多孔氧化石墨烯／聚碳酸酯复合材料（ＲＧＯ／ＰＣ）。ＲＧＯ／ＰＣ具有较??高的比表面积（１３７．１９?ｍ２＃）和孔隙率（９１．３％）。ＲＧ０／ＰＣ复合材料能够选择性地??从水中吸附多种油类和有机溶剂。此外，ＲＧＯ／ＰＣ还能对腐蚀介质保持稳定的排??斥作用。??Ｌｉｕ｜６８ｌ采用通过简单的喷涂技术，以ＰＤＭＳ和ＰＭＭＡ在ＴＨＦ溶液中制备了??一种半透明的超疏水涂层。水接触角显示为１５７．５°，滑动角为２．８°。此外，该超??疏水涂层在抗砂粒磨损和水滴冲击方面也表现了显著的稳定性，在强酸溶液中浸??泡后仍能保持其超疏水性。通过热压工艺来实现从超疏水状态到超亲水状态的转??变，超润湿表面己被证明在高效油水乳液分离，防污和自清洁方面具有应用潜力。??１．３?ＣｕＯ及其复合材料??１．３．１?ＣｕＯ的结构及其物化特性??ＣｕＯ是铜的二价氧化物，通常呈现黑色和棕黑色。ＣｕＯ的相对分子质最为??７９．５、密度为６．
，获得纯净的棉织物（Ｃｏｔ）。接着将尺寸为５?ｃｍ＊５?ｃｍ的棉织物??（Ｃｏｔ）置于２００?ｍＬ不同浓度醋酸铜溶液（０．５？３?ｗｔ％）中，在１２０?ｒｍｉｉＶ１的搅拌速??度下７０?°Ｃ下反应０．５?ｈ；接着升高温度到１００?°Ｃ，继续反应０．５?ｈ。反应结束后，??将制备的棉织物进行洗涤，在６０?°Ｃ下干燥２?ｈ，得到了棉织物／氧化铜复合材料??（Ｃｏｔ－ＣｕＯ）〇??－－－．…．丨．．１?＂ｃｕＡｃ?｜??原位生长?＾?十燥??Ｃｏｔ?（棉织物）?〇?＝?ＣｕＯ??图２．１?Ｃｏｔ－ＣｕＯ的制备流程图??棉织物（Ｃｏｔ）是亲水性基材，表面含有大量的－ＯＨ，可以键合反应体系中的??Ｃｕ２＋；通过控制反应温度，使部分Ｃｕ２＋在棉织物表面水解成絮状的Ｃｕ（ＯＨ）２，进??而在高温下脱水反应生成可牢固地包覆在棉纤维表面的ＣｕＯ。反应如２－（１）和２－??⑵所示：??Ｃｕ２＋＋２Ｈ２０－Ｃｕ（０Ｈ）２＋２Ｈ＋?２－（１）??Ｃｕ（０Ｈ）２－Ｃｕ０＋Ｈ２０?２－（２）??表２．１样品命名及其反应条件??样品?ＣｕＡｃ浓度（ｗｔ％）?ＣｕＯ负载量（％）??Ｃｏｔ－ＣｕＯ〇．５?０．５?０．８??Ｃｏｔ－ＣｕＯ?ｌ．ｏ?１?５．１??Ｃｏｔ－Ｃｕ０２．ｏ?２?１０．９??Ｃｏｔ－Ｃｕ〇３．ｏ?３?１５．９??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inhibition effect of magnetic field on nitrous oxide emission from sequencing batch reactor treating domestic wastewater at low temperature[J]. Dan Xu,Hongmin Ji,Hongqiang Ren,Jinju Geng,Kan Li,Ke Xu. Journal of Environmental Sciences. 2020(01)
[2]新颖CdMoO4/g-C3N4复合材料的制备及其可见光增强的电荷分离和光催化活性（英文）[J]. 柴波,闫俊涛,范国枝,宋光森,王春蕾. Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
[3]超级电容器概述[J]. 范壮军. 物理化学学报. 2020(02)
[4]超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响[J]. 林旷野,陈雪峰,刘文. 中国造纸. 2019(09)
[5]天然沸石对氮肥工业废水的处理性能研究[J]. 边永欢,靳薛凯,冯素敏,宋振扬,邵立荣. 河北工业科技. 2017(01)
[6]浅谈地球环境与水资源的危机保护[J]. 刘畅. 中国石油石化. 2016(S1)
[7]水资源保护现状及污染防治对策[J]. 买培培. 资源节约与环保. 2014(12)
[8]电解活性氯杀菌在水处理中的研究进展[J]. 张化冰,郦和生. 绿色科技. 2014(02)
[9]松花江水系有机物污染的现状分析[J]. 刘连成,牟林,杨湘奎. 黑龙江水专学报. 2007(03)
[10]我国水污染现状及治理对策[J]. 关亮炯. 科技情报开发与经济. 2004(06)
博士论文
[1]CuO纳米结构的形貌可控制备及其光催化性能[D]. 严冰.中国地质大学 2017
[2]新型含铜抗菌钛合金的制备与性能研究[D]. 马政.大连理工大学 2015
[3]铜、锌氧化物的形貌控制合成及性能研究[D]. 张红霞.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]新型铁碳填料的制备与废水除磷性能研究[D]. 杜利军.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2019
[2]超细CuO的制备及其在棉、锦纶纤维上的抗菌应用研究[D]. 黄鹏杰.苏州大学 2018
[3]基于三维荧光光谱的饮用水有机物定性判别方法研究[D]. 张晓燕.浙江大学 2018
本文编号：3271689
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