贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究

发布时间：2017-12-14 17:23

  本文关键词：贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究

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【摘要】：现今人类的生产、生活活动等都会产生大量含有重金属离子及有机染料的废水,这些废水由于某些原因未经过处理或者经处理后未达到排放标准便排放到自然水体中,导致水体严重污染,这不仅会破坏人类赖以生存的生态环境,而且会对社会公众健康生活等造成严重影响。因此,探究与发现能够有效去除水环境中重金属离子、有机染料的处理技术与方法备受世界各国研究者们的极大关注。吸附法凭借其高效性以及易操作性,成为治理重金属及有机染料废水的非常有效和极具发展前景的重要方法之一,受到了各界研究者的关注。碳质纳米材料(例如:碳纳米管、石墨烯基材料)由于其独特的结构、巨大的比表面积以及大量的细微孔隙被广泛用作吸附剂去除各种环境污染物。然而,由于未改性的碳质纳米材料本身可分散性差、缺少有效官能团,其对重金属离子、有机染料的吸附能力仍然有限。因此,在利用纳米材料独特结构基础上合成吸附量大,去除效率高,吸附速率快,易于分离,制备简单的聚合物基新型复合吸附材料十分必要。本文通过结合贻贝仿生化学和迈克尔加成反应,成功制备出新型功能化碳纳米管材料、改性氧化石墨烯材料,并运用透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、傅里叶红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT-IR)、热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)、X射线光电子能谱分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)等手段对合成的新型材料进行物理化学性质表征。在系统的吸附实验中,探讨了不同的实验条件对聚合物基改性纳米材料吸附去除水环境中铜离子、阳离子染料亚甲基蓝效果的影响,总结得出改性纳米材料吸附铜离子及亚甲基蓝的最佳条件和最大吸附量。运用不同的吸附等温线模型、动力学模型及热力学模型对吸附平衡状态进行分析,研究吸附过程的性质等行为。本论文的主要研究结果如下:(1)改性材料CNTs-PDA-PEI对于水溶液中铜离子(Cu2+)的平衡吸附量可达到34.6 mg/g。随着pH值的逐渐升高,CNTs-PDA-PEI吸附容量逐渐升高至47.4mg/g,当pH10后,吸附量没有明显变化。该种吸附很好的遵循Langmuir模型以及准一级动力学模型。(2)新型CNTs-PDA-PSPSH材料对于阳离子染料亚甲基蓝(methylene,MB)的平衡吸附量为174 mg/g。CNTs-PDA-PSPSH对于MB的吸附更好的符合Langmuir模型单分子层吸附以及准一级动力学模型。(3)改性材料GO-PDA-PSPSH对MB吸附量最大可达到183mg/g。GO-PDA-PSPSH对于水溶液中染料的吸附行为同样遵循Langmuir模型以及准一级动力学模型。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;X703

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