多功能水净化材料的制备及应用研究

发布时间：2020-06-30 22:26

【摘要】：工业废水中通常含有大量有机染料、重金属和油等污染物,直接排放会造成严重的环境问题。目前大部分的研究都只针对一类污染物的去除,通常需要串联多个设备单元,以达到处理多种污染物的目的。本课题旨在开发新型多功能水净化技术,同时高效去除水中染料、重金属和油污三类污染物,达到简化水净化流程,降低污水治理成本的目的。(1)多功能阳离子凝胶的制备及应用研究。采用简单的一步共聚环氧氯丙烷-乙二胺制备了一种新型的季铵阳离子水凝胶(PEE-Gel),用于高效地去除废水中的有毒染料和不溶性油。PEE-Gel对阴离子染料在酸性、中性和碱性条件下都表现出极高的吸附效率和吸附选择性。最大吸附容量高达1540·2 mg·g~(-1),高于目前已报道的绝大部分吸附材料。且在低染料浓度下(10 mg·L~(-1)),吸附能力仍能达到1411.4 mg·g~(-1),非常接近其最大吸附容量,表明PEE-Gel具有非常大的实际应用潜力。PEE-Gel对阴离子染料的高吸附选择性可应用于染料混合溶液的高效分离。此外PEE-Gel对阴离子染料的吸附非常稳定,难以再生。但饱和吸附染料后的凝胶(PEE-Gel-Dye)表现出空气中超亲水、超亲油,水下超疏油的性质,使这种‘废料’可再生用于水包油型微乳液的高效持续分离。这些结果表明,PEE-Gel是一种有非常有潜力的多功能水净化材料。(2)多功能阴离子型生物基复合材料的制备及应用研究。本章通过简单的热交联壳聚糖与聚丙烯酸制备了一种多功能的生物基复合材料(CH-PAA-T),可同时高效去除水中不溶性油、可溶性毒性染料和重金属离子。CH-PAA-T对阳离子染料和重金属离子表现出高的吸附效率和高的吸附选择性,其中对亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)的最大吸附容量分别为990.1 mg·g~(-1)和135.9 mg·g~(-1),高于大部分已报道的先进吸附材料。CH-PAA-T的高吸附选择性可用于有机染料高效分离。此外CH-PAA-T具有稳定的水下超疏油性,使其可用于吐温80稳定的水包油微乳液的高效分离。CH-PAA-T在染料、重金属吸附,及油水分离过程中,循环使用多次后,去除效率几乎不会降低。总的来说,CH-PAA-T是一种非常有竞争力的多功能水净化材料。(3)多功能3D多孔聚氨酯/聚丙烯酸薄膜的制备及应用研究。通过简单的溶剂浇铸-盐浸法和热交联法制备了一种3D多孔聚氨酯/聚丙烯酸(PU-PAA)膜。这种膜具有高的孔隙率和特殊的孔径(d40μm),大量的羧基赋予了其稳定的水下超疏油性和大量的吸附位点。稳定的超疏油性使PU-PAA膜可用于表面活性剂稳定的水包油微乳液的高效分离,同时羧基负离子能够同时吸附水中的阳离子染料和重金属,真正意义上实现了水中多种污染物的同时去除。在去除水中污染物过程中,PU-PAA膜表现出高通量、高选择性、易回收、高效率和高容量等特性。本节研究可为新型多功能水净化技术的开发提供新思路。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;X703
【图文】：

斜发沸石,机理,可再生,吸附效率

具有价格低廉、来源广泛、可再生等优点。天然矿物吸附效率低，一般需要经过活化、化学改性等处理以提高吸附效率。如 Akgül 等人通过 NaOH 对斜发沸石沸石进行脱硅处理（图1-1），提升了斜发沸石的孔隙率，最大吸附能力达到47 mg·g-1，较未改性的斜发沸石效率提升了约 47%[16]。又如 Wang 课题组采用非离子型表面活性剂-辛基酚聚氧乙烯醚改性蒙脱石黏土，对阳离子染料 MB 的吸附能力高达781 mg·g-1[17]。1.1.3.2 天然聚合物天然高分子如纤维素、淀粉、壳聚糖、藻胶、DNA、蛋白质等具有成本低、可再生、可降解、来源广等特点，被视为废水处理的理想材料之一。但是天然聚

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