生物质基石墨烯功能材料的制备及其对水体中有机污染物的去除研究
发布时间：2023-05-05 22:45
本文以氧化石墨烯(GO)和生物质(青草、小麦秸秆)为原料,采用水热法制备出生物质基石墨烯环境功能材料,对制备条件进行研究,筛选出性能最佳的样品,并利用多种仪器对材料的结构和组成进行表征分析,研究材料功能化前后的变化,并将材料用于含油废水和硝基苯酚废水的处理中,探讨生物质基石墨烯材料的吸附和催化性能,考察材料在不同条件下处理污染物的效果,并测试其可重复使用性。主要的研究内容和结论如下:1.以氧化石墨烯和青草为原料,通过一锅水热法合成三维青草基石墨烯气凝胶(GGA),用于油类的吸附去除。探究了水热时间、草粉掺杂量对材料性能的影响,筛选最佳制备条件,对性能最佳的样品进行表征分析。结果表明,草粉与GO质量比为0.75:1,水热时间为6h时,制得性能最佳的样品。相对于纯石墨烯气凝胶,青草基石墨烯气凝胶的性能得到了显著的改善。GGA的密度很低,仅有6.99 mg/cm3,机械性能有所提升,同时具有更大的比表面积和更多的含氧官能团。功能化后的材料亲油疏水,水接触角可达146°,使其具有很好的选择性。此外,GGA具有良好的耐酸碱性、热稳定性、耐火性,化学性质稳定。将GGA用于油类的处理,表现出高选择性...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 含油废水概述
1.2.1 含油废水的来源及危害
1.2.2 含油废水的处理
1.3 对硝基苯酚废水概述
1.3.1 对硝基苯酚废水的来源及危害
1.3.2 对硝基苯酚废水的处理
1.4 石墨烯材料概述
1.4.1 石墨烯简介
1.4.2 石墨烯的制备
1.4.3 石墨烯的功能化
1.4.4 石墨烯基材料在水处理方面的研究和应用
1.4.5 生物质功能化石墨烯的研究进展
1.5 课题研究内容及意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究的意义及创新点
第二章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料和试剂
2.2 材料的制备
2.2.1 生物质的预处理
2.2.2 氧化石墨烯的制备
2.2.3 青草基石墨烯气凝胶的制备
2.2.4 负载纳米铜的小麦秸秆基石墨烯复合材料的制备
2.3 吸附实验
2.3.1 实验方法
2.3.2 再生实验
2.3.3 油水分离实验
2.4 催化实验
2.4.1 实验方法
2.4.2 单因素实验
2.4.3 再生实验
2.5 材料的表征方法
2.5.1 扫描电镜
2.5.2 透射电镜
2.5.3 X射线衍射
2.5.4 X射线光电子能谱
2.5.5 红外光谱
2.5.6 热重分析
2.5.7 比表面积分析
2.5.8 接触角测试
第三章 三维青草基石墨烯气凝胶的制备及其去除油类的研究
3.1 GGA的制备
3.2 制备条件的优化
3.2.1 水热时间
3.2.3 草粉掺杂量
3.3 GGA的表征
3.3.1 整体承重性能
3.3.2 微观结构分析
3.3.3 表面疏水性
3.3.4 稳定性分析
3.3.5 化学组分分析
3.4 GGA对油及有机溶剂的吸附性能研究
3.4.1 GGA对不同溶剂的吸附行为
3.4.2 GGA的可重复使用性
3.4.3 GGA用于油水分离
3.5 本章小结
第四章 负载铜的小麦秸秆基石墨烯复合材料的制备及其去除对硝基苯酚的研究
4.1 Cu-SG的制备及催化活性的评估
4.2 制备条件的优化
4.2.1 载体材料
4.2.2 铜离子投加量
4.3 Cu-SG的表征
4.3.1 XRD
4.3.2 电镜分析
4.3.4 元素和官能团分析
4.4 Cu-SG去除水中PNP的催化性能研究
4.4.1 初始PNP浓度对Cu-SG催化活性的影响
4.4.2 初始pH对Cu-SG催化活性的影响
4.4.3 共存无机阴离子对Cu-SG催化活性的影响
4.4.4 Cu-SG的可重复使用性
4.5 Cu-SG去除PNP的机理分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 研究结论
5.2 展望与建议
参考文献
致谢
攻读硕土学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3808506
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 含油废水概述
1.2.1 含油废水的来源及危害
1.2.2 含油废水的处理
1.3 对硝基苯酚废水概述
1.3.1 对硝基苯酚废水的来源及危害
1.3.2 对硝基苯酚废水的处理
1.4 石墨烯材料概述
1.4.1 石墨烯简介
1.4.2 石墨烯的制备
1.4.3 石墨烯的功能化
1.4.4 石墨烯基材料在水处理方面的研究和应用
1.4.5 生物质功能化石墨烯的研究进展
1.5 课题研究内容及意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究的意义及创新点
第二章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料和试剂
2.2 材料的制备
2.2.1 生物质的预处理
2.2.2 氧化石墨烯的制备
2.2.3 青草基石墨烯气凝胶的制备
2.2.4 负载纳米铜的小麦秸秆基石墨烯复合材料的制备
2.3 吸附实验
2.3.1 实验方法
2.3.2 再生实验
2.3.3 油水分离实验
2.4 催化实验
2.4.1 实验方法
2.4.2 单因素实验
2.4.3 再生实验
2.5 材料的表征方法
2.5.1 扫描电镜
2.5.2 透射电镜
2.5.3 X射线衍射
2.5.4 X射线光电子能谱
2.5.5 红外光谱
2.5.6 热重分析
2.5.7 比表面积分析
2.5.8 接触角测试
第三章 三维青草基石墨烯气凝胶的制备及其去除油类的研究
3.1 GGA的制备
3.2 制备条件的优化
3.2.1 水热时间
3.2.3 草粉掺杂量
3.3 GGA的表征
3.3.1 整体承重性能
3.3.2 微观结构分析
3.3.3 表面疏水性
3.3.4 稳定性分析
3.3.5 化学组分分析
3.4 GGA对油及有机溶剂的吸附性能研究
3.4.1 GGA对不同溶剂的吸附行为
3.4.2 GGA的可重复使用性
3.4.3 GGA用于油水分离
3.5 本章小结
第四章 负载铜的小麦秸秆基石墨烯复合材料的制备及其去除对硝基苯酚的研究
4.1 Cu-SG的制备及催化活性的评估
4.2 制备条件的优化
4.2.1 载体材料
4.2.2 铜离子投加量
4.3 Cu-SG的表征
4.3.1 XRD
4.3.2 电镜分析
4.3.4 元素和官能团分析
4.4 Cu-SG去除水中PNP的催化性能研究
4.4.1 初始PNP浓度对Cu-SG催化活性的影响
4.4.2 初始pH对Cu-SG催化活性的影响
4.4.3 共存无机阴离子对Cu-SG催化活性的影响
4.4.4 Cu-SG的可重复使用性
4.5 Cu-SG去除PNP的机理分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 研究结论
5.2 展望与建议
参考文献
致谢
攻读硕土学位期间发表的论文
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本文编号：3808506
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