静电纺丝复合纳米材料富集痕量汞的应用研究

发布时间：2020-05-30 14:30

【摘要】：汞污染是全球关注的污染问题。大气中的汞对人类身体还有生态环境都具有巨大的威胁。因此,脱除环境中的元素汞显得尤为重要。目前,汞的脱除方法有很多,其中吸附法因其操作简单,效果良好的特点备受关注,具有很好的发展前景。但是,常规吸附剂对汞的吸附效率低,吸附容量小,选择性差且回收再利用难度大,在有效去除大气中的痕量汞方面,依旧存在许多亟需解决的难点。因此,研究开发一种高吸附效率,大吸附容量,具有良好选择性且有一定可再生能力的新型吸附材料是大气汞污染控制领域的一个热点。静电纺丝技术是目前研究新型吸附材料的主要方向,其是制备纳米纤维最方便高效的方法之一,由于该方法操作简单且制备的纳米纤维具有良好的连续性,较高的孔隙率及比表面积,制备过程中的可操作性较强,被广泛应用研究。本文利用静电纺丝技术成功制备出均匀负载Ag纳米颗粒的复合材料,通过进行不同低浓度的气态汞、CO_2与O_2的存在及其浓度改变、不同温度的实验来探究其在实际空气中的应用性,并将其与Ag负载的碳纳米管和商品化的30B汞吸附管的性能进行对比。此外,通过程序升温解吸材料在不同位置富集的不同形态的汞,来探究材料富集汞的机理。实验结果表明,静电纺丝制备的银负载复合纳米材料对痕量汞具有很好的吸附效果,CO_2与O_2的存在以及其浓度的改变并不会影响材料的吸附效果,100℃内,温度对材料的吸附效果影响不大。此方法的检出限为0.0038 ng,适用于空气的实际采样当中,最终测得当地空气中气态汞的浓度为23.83 ng/m~3。复合纳米材料富集的汞主要以银汞齐的形式存在,少量以氧化汞的形式存在。
【图文】：

谱线,无水氯化钙,变色硅胶,汞蒸气

图 3-5过两段干燥剂（变色硅胶，无水氯化钙）去除水分后汞信号在原子荧光光谱仪上实时显示，图 3-6（a）为银线，图 3-6（b）为 30B 汞吸附管的实时谱线。由图气通过复合材料后，谱线迅速下降，在快到达基线的过 5 min，谱线与原子荧光光谱仪的基线值基本保持一对不同浓度的气态汞具有很好的吸附效果。30B 汞吸相似，均是在汞蒸气通过材料后迅速下降，快到达基后汞信号谱线与基线保持一致。复合材料与 30B 汞吸附管在 30 min 内，对四种不同浓在 99%以上，如图 3-6（c）、（d）。这与郭世伟[76]

方法检出限,复测,标准偏差,富集

图 3-6根据美国EPASW-846中规定方法检出限: MDL=3.143e(e为重复测定7次的标准偏差),计算得出 MDL=0.0038 ng,低于方法检出限的要求[77](0.1 ng)。将富集30 min 气态汞后的材料放入 LUMEX-RA915+测汞仪中，，检测富集汞的含量，结果如图 3-7(a)、（b）所示，在相同吸附时间内，复合材料富集汞的含量与汞蒸气浓度成正相关关系，且具有很好的线性关系（0.98764），以此说明复合材料对低浓度气态汞的富集效果很好且不受汞浓度的影响；而 30B 汞吸附管同样具备一定的线性关系（0.98874），但富集汞的含量整体都没有复合材料高。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ340.64

【参考文献】