金属氧化物纳米复合材料的制备及其去除水中氟的机理研究
发布时间：2021-03-05 15:30
地下水中的高氟污染问题长期存在,并持续威胁着生态环境和人类健康,去除水中氟化物的研究工作显得尤为重要。在众多已有的去除水中氟的技术中,吸附法由于其效果好、成本低的特点,受到了广泛的关注。利用吸附法来处理水中氟的关键在于吸附材料的吸附效率及使用成本,而现有的常规吸附材料存在着吸附速率较慢、吸附容量低及使用成本较高的不足之处。纳米材料具有小尺寸的大比表面的特点,其表面原子配位不饱和导致大量表面官能团的存在而有着很高的化学活性。在表界面过程中,纳米吸附材料表现出高吸附亲和力和高吸附能力,应用纳米材料去除水中的有害物氟具有广阔的应用前景。通过优化的制备方法合成了三种纳米吸附材料,并系统地研究了它们对氟的吸附效果和吸附机理,主要研究内容如下:（1）采用水热法,经过对制备方法的优化,在Fe/Al摩尔比为3:1,温度为120℃反应12h的简单合成条件下制备一种铁铝层状双氢氧化物材料（Fe-Al LDH）,并研究了该材料的除氟性能。对Fe-Al LDH的吸附动力学研究结果表明,吸附过程符合Langmuir模型。动力学数据符合拟二级动力学模型,除氟过程主要为化学吸附。pH影响的研究结果表明,该Fe-Al...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下水的氟污染发生地区中国是高氟区域，除了上海和海南地区，全国大部分地区都曾出现饮用水中
安徽建筑大学硕士学位论文第二章实验材料与方法172.4吸附剂的表征方法2.4.1X射线衍射(XRD)图2-3X射线衍射仪X射线衍射仪（X-rayPowderDiffractometer,XRD）是一种用于物相分析的检测设备，利用衍射原理，可以精确测定物质的晶体结构、织构及应力，精确地进行物相分析、定性分析和定量分析[28]。文中制得材料的晶体结构通过X射线衍射仪表征测得，所有合成材料的XRD图谱均在10~80°的2θ范围内扫描测定。对吸附剂的XRD图谱进行分析，与现有数据库中的标准物质PDF卡片进行比对，可以初步判断样品的物相组成、结构和结晶度，从而了解其主要成分。测试前将干燥的样品研磨成均匀细腻的粉末，将少量样品放入样品台凹槽中，使用玻璃盖板填平压实，样品台置于测试台中央，关闭仪器舱门后，选择预设程序启动仪器进行扫描测试。2.4.2傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
安徽建筑大学硕士学位论文第二章实验材料与方法18图2-4傅里叶变换红外光谱仪吸附剂的红外光谱由傅里叶变换红外光谱仪（FourierTransformInfraredSpectrometer,FT-IRSpectrometer）测得，傅里叶变换红外光谱是一种用于获取吸收和发射固体、液体或气体的红外光谱的技术。FT-IR光谱仪可同时收集宽光谱范围内的高光谱分辨率数据，应用范围广，属于非色散型红外吸收光谱仪。与色散光谱仪相比，它具有显著的优势，色散光谱仪仅可测量狭窄波长范围内的强度。其中傅里叶变换是指：需要进行傅立叶变换这一数学过程将原始数据转换为实际光谱[29-31]。本文中主要利用红外光谱图谱判断样品吸附氟前后表面官能团的变化，以助于更加深入地解释吸附材料的除氟机理。红外光谱的制样方法采用溴化钾压片法，加入的溴化钾用于背景矫正，在使用前120℃干燥4h以上并研磨过筛以避免结块，保证制样的透光度。将约0.1g溴化钾加入玛瑙研钵中，再加入待测样品（其质量约为溴化钾的1/100），按固定方向研磨，充分研磨后将混合粉末置于红外灯下干燥，再将粉末加入模具，抽真空后加压得到透明样品，即可放入仪器进行测试。2.4.3扫描电镜(SEM)
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属基吸附剂除氟研究进展[J]. 唐瑾,陈志莉. 水处理技术. 2019(11)
[2]Preparation and Characterization of Mg/Al/Fe Hydrotalcite with Superb Absorption Capacity toward Congo Red[J]. 杨凯,杜毅,沈洁,Lü Xingjie,LI Zhongfu,CHEN Zhongtao,FENG Yibing,DU Minxing,ZHU Chaofeng. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(04)
[3]碳纳米管/羟基磷灰石复合材料对水体F-的去除研究[J]. 章萍,杨陈凯,马若男,汤庆子,吴代赦. 中国环境科学. 2019(01)
[4]Mg-Al-Zr金属复合氧化物除氟影响因素[J]. 周康根,刘行,汪爱河,彭长宏,何德文. 现代化工. 2017(08)
[5]含氟废水处理方法综述[J]. 马明,胡文涛. 江西化工. 2011(01)
[6]纳米材料的表面修饰与应用[J]. 张万忠,乔学亮,陈建国,王洪水. 化工进展. 2004(10)
博士论文
[1]铝基吸附剂的制备、表征及对F-的吸附性能研究[D]. 许乃才.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2017
硕士论文
[1]高氟废水除氟新技术研究[D]. 刘鸿飞.昆明理工大学 2017
[2]类水滑石化合物对氟离子吸附性研究[D]. 郭宇.太原理工大学 2015
[3]水滑石的制备及其吸附去除砷氟性能研究[D]. 伍新花.湖南农业大学 2012
[4]系列材料处理低浓度含氟地下水的研究[D]. 黎原小溪.天津城市建设学院 2008
本文编号：3065437
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下水的氟污染发生地区中国是高氟区域，除了上海和海南地区，全国大部分地区都曾出现饮用水中
安徽建筑大学硕士学位论文第二章实验材料与方法172.4吸附剂的表征方法2.4.1X射线衍射(XRD)图2-3X射线衍射仪X射线衍射仪（X-rayPowderDiffractometer,XRD）是一种用于物相分析的检测设备，利用衍射原理，可以精确测定物质的晶体结构、织构及应力，精确地进行物相分析、定性分析和定量分析[28]。文中制得材料的晶体结构通过X射线衍射仪表征测得，所有合成材料的XRD图谱均在10~80°的2θ范围内扫描测定。对吸附剂的XRD图谱进行分析，与现有数据库中的标准物质PDF卡片进行比对，可以初步判断样品的物相组成、结构和结晶度，从而了解其主要成分。测试前将干燥的样品研磨成均匀细腻的粉末，将少量样品放入样品台凹槽中，使用玻璃盖板填平压实，样品台置于测试台中央，关闭仪器舱门后，选择预设程序启动仪器进行扫描测试。2.4.2傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
安徽建筑大学硕士学位论文第二章实验材料与方法18图2-4傅里叶变换红外光谱仪吸附剂的红外光谱由傅里叶变换红外光谱仪（FourierTransformInfraredSpectrometer,FT-IRSpectrometer）测得，傅里叶变换红外光谱是一种用于获取吸收和发射固体、液体或气体的红外光谱的技术。FT-IR光谱仪可同时收集宽光谱范围内的高光谱分辨率数据，应用范围广，属于非色散型红外吸收光谱仪。与色散光谱仪相比，它具有显著的优势，色散光谱仪仅可测量狭窄波长范围内的强度。其中傅里叶变换是指：需要进行傅立叶变换这一数学过程将原始数据转换为实际光谱[29-31]。本文中主要利用红外光谱图谱判断样品吸附氟前后表面官能团的变化，以助于更加深入地解释吸附材料的除氟机理。红外光谱的制样方法采用溴化钾压片法，加入的溴化钾用于背景矫正，在使用前120℃干燥4h以上并研磨过筛以避免结块，保证制样的透光度。将约0.1g溴化钾加入玛瑙研钵中，再加入待测样品（其质量约为溴化钾的1/100），按固定方向研磨，充分研磨后将混合粉末置于红外灯下干燥，再将粉末加入模具，抽真空后加压得到透明样品，即可放入仪器进行测试。2.4.3扫描电镜(SEM)
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属基吸附剂除氟研究进展[J]. 唐瑾,陈志莉. 水处理技术. 2019(11)
[2]Preparation and Characterization of Mg/Al/Fe Hydrotalcite with Superb Absorption Capacity toward Congo Red[J]. 杨凯,杜毅,沈洁,Lü Xingjie,LI Zhongfu,CHEN Zhongtao,FENG Yibing,DU Minxing,ZHU Chaofeng. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(04)
[3]碳纳米管/羟基磷灰石复合材料对水体F-的去除研究[J]. 章萍,杨陈凯,马若男,汤庆子,吴代赦. 中国环境科学. 2019(01)
[4]Mg-Al-Zr金属复合氧化物除氟影响因素[J]. 周康根,刘行,汪爱河,彭长宏,何德文. 现代化工. 2017(08)
[5]含氟废水处理方法综述[J]. 马明,胡文涛. 江西化工. 2011(01)
[6]纳米材料的表面修饰与应用[J]. 张万忠,乔学亮,陈建国,王洪水. 化工进展. 2004(10)
博士论文
[1]铝基吸附剂的制备、表征及对F-的吸附性能研究[D]. 许乃才.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2017
硕士论文
[1]高氟废水除氟新技术研究[D]. 刘鸿飞.昆明理工大学 2017
[2]类水滑石化合物对氟离子吸附性研究[D]. 郭宇.太原理工大学 2015
[3]水滑石的制备及其吸附去除砷氟性能研究[D]. 伍新花.湖南农业大学 2012
[4]系列材料处理低浓度含氟地下水的研究[D]. 黎原小溪.天津城市建设学院 2008
本文编号：3065437
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