纳米管三维多孔材料的制备及其在偏二甲肼污水处理方面的应用

发布时间：2020-02-13 23:06

【摘要】：偏二甲肼作为卫星、飞船、导弹等发射试验和运载火箭的主体燃料,其对水体的污染一直倍受重视。目前偏二甲肼污水处理的技术存在着安全系数低能耗高、二次污染物种类多、运行成本高和毒性大等缺点,为此有必要开发寻找新的偏二甲肼污水处理技术。目前在研的偏二甲肼污水处理方法主要分为以下三种：(1)化学方法：利用臭氧或者具有微纳米结构,较高比表面积的催化剂,如二氧化钛,通过氧化还原反应、电化学反应或者光化学反应降解偏二甲肼；(2)物理方法：采用活性炭吸附剂或离子交换树脂通过吸附和离子交换的方法清除偏二甲肼,然后通过加热脱除吸附的偏二甲肼；(3)生物方法：利用藻类、微生物等具有污水净化能力的生物体的新陈代谢净化污水。本文首先采用化学方法降解偏二甲肼：利用银掺杂的二氧化钛纳米颗粒通过光化学反应催化降解偏二甲肼。采用溶胶凝胶法成功制备了不同质量比例的银掺杂的二氧化钛纳米颗粒,通过SEM、TEM和BET测试表明,粒径大小在20-50nm,随着银掺杂量的增加粒径有变大的趋势XRD结果显示二氧化钛的晶型随银掺杂量增加也有所变化。然后通过3小时的紫外光催化降解偏二甲肼,研究表明银掺杂量为5wt%的二氧化钛纳米颗粒降解效果最佳。在上述实验研究基础上,利用聚氨酯泡沫为模板制备碳／碳纳米管(C/CNTs)复合泡沫材料,再将制备的碳／碳纳米管复合泡沫材料置于浓硫酸中酸化,采用SEM及N2吸附表征C/CNTs形貌和介孔结构,光学图片表明复合泡沫材料能够满足自然光从多个方向穿透并在内部散射,然后在其表面修饰银掺杂为5wt%的二氧化钛颗粒制备得到碳／碳纳米管／二氧化钛／银(C/CNTs/TiO2/5wt%Ag)复合泡沫材料,通过SEM表征证明TiO2/5wt%Ag纳米颗粒成功修饰在了碳／碳纳米管复合泡沫材料的孔壁及其CNTs的表面,再通过3小时的紫外光催化降解反应,研究表明制得的C/CNTs/TiO2/Ag复合材料在紫外光下催化降解偏二甲肼有一定的效果,随着降解时间的增加降解量越来越大,但是降解的速率越来越缓慢。然后采用物理方法吸附偏二甲肼：制备聚合物纳米管P-DVB离子交换树脂通过吸附和离子交换的方法清除偏二甲肼。首先制备出大块三维网状结构的纳米管聚合物(P-DVB),然后将其磺化制备得到离子交换树脂(PNTs-SO3H), SEM、TEM及BET表征显示,PNTS-SO3H是具有竹节状中空结构的纳米管,其较大的比表面积和中空结构有助于吸附作用,等温吸附曲线表明PNTS-SO3H有较强的吸附能力；然后我们在阳离子聚合条件下做了不同苯乙烯含量的二乙烯苯的共聚物,通过研究其形貌特征探究其聚合机理。上述结果表明,C/CNTs/TiO2/5wt%Ag复合泡沫材料和PNTs-SO3H两种材料在处理偏二甲肼污水上有一定的应用效果。
【图文】：

Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｘ民Ｄ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋Ｔｉ0２邋ｗｉ化出邋ｆｆｅｒ饥ｔ邋ＡTB邋ｃｏｎｔｅｎｔ逡逑图２－２不同Ａｇ含量Ｔｉ0２的Ｘ艮Ｄ图逡逑根据图２－２邋Ｔｉ0２／Ａｇ复合材料的ｒ角ＸＲＤ谱图：ａ）Ｔｉ0２的ＸＲＤ谱图；ｂ）Ｔ伯２／ｌｗｔ％逡逑Ａｇ邋的邋Ｘ民Ｄ邋谱图；ｃ）邋Ｔｉ0２／５ｗ化邋Ａｇ邋的邋ＸＲＤ邋谱图；ｄ）邋Ｔｉ0２／１邋Ｏｗｔ邋％邋Ａｇ邋的邋Ｘ民Ｄ邋谱图；ｅ邋）逡逑Ｔｉ0２／１５ｗｔ％Ａｇ邋的邋ＸＲＤ邋谱图。逡逑根据W２－２可Ｗ看出在２目＝２５．３２５，，３７．８４１，４８．０７４有兰个明显的特征峰，这是锐铁逡逑型二氧化铁的特征峰。巧２目＝２７．４５９，邋３６．１０４，邋５４．３６４位置出现了明显的金红石型二氧化逡逑铁的特征峰，可Ｗ肯定制得的样品材料是由锐镜型和金红石型两部分组成。根据ＸＲＤ逡逑分析软件ＪＡＤＥ计算得到ａ是锐铁型二氧化铁占９５邋％，金红石型二氧化铁占５邋％，ｂ是逡逑锐铁型氧化铁占９２％，金红石型二氧化铁占８％，Ｃ是锐铁型；ｒ．氧化铁占８７％，金红逡逑石型—氧化镜占１３％，邋ｄ是锐铁型＾氧化铁占７５％，金红石型—氧化铁占２５％，邋ｅ是锐逡逑铁型二氧化铁占５４％，金红石型二氧化镜占４６％，只有ｅ样品在２目＝３７．０４２，邋４５．３０６，逡逑６４．５２８

Ｆｉｇ．３－１邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑图３－１实验流程图逡逑图３－１．邋（１）利用聚合物泡沫模板通过碳纳米管分散液、龄瞧树脂溶液沉积和炭化活逡逑化制备碳纳米管／活性炭泡沫（简称碳纳米管泡沫）；（２）通过对碳纳米管泡沫活化和逡逑原位ＥＩＳＡ过程制备银疹杂介孔一．氧化钻／碳纳米管／活性炭复合泡沫；（３）研究复合泡逡逑沫对偏甲

本文编号：2579282