当前位置:主页 > 科技论文 > 环境工程论文 >

磁性纳米复合材料的制备及其去除水体中有机污染物的性能研究

发布时间:2020-03-29 05:00
【摘要】:随着经济的高速蓬勃发展,环境问题日益凸显,以牺牲环境为代价换来的经济增长是不可持续的。经济的发展、物质生活的提高也让人们越来越关注生活质量,其中环境健康也占着相当大的比重。水环境的安全紧密关系着公众安全与健康。然而,工业化的普及,大量的中间物、产品、副产物以及废弃物的泄露、丢弃和排放给水环境带来巨大的挑战,远远超过了水体自净能力。印染废水的排放使得水环境问题日益变得严峻。因此,环境污染控制和修复就显得尤为重要。本文着眼于水污染控制和修复问题,立足于用经典的吸附法来去除水体中的有机污染物。吸附法是通过吸附剂与目标污染物的相互作用从而从环境介质中分离出目标污染物的方法。吸附法具有操作简便、设备简单、费用低、无二次污染等优点。吸附剂是吸附法中最为关键的一环,吸附剂的性质在一定程度上决定了吸附法的去除效率以及操作成本。吸附法中比较关注的三个因素是饱和吸附量、吸附选择性和吸附剂的分离性能。本文拟从这三个方面入手,设计与合成新型吸附剂,并应用于水中有机污染物的去除。对于新合成的吸附剂,采用一系列的技术对其形貌、结构、表面功能基团、磁性、比表面积等性能进行表征和分析,通过批处理实验的模式去除水体中有机污染物,以评价新型吸附剂的吸附性能和实际应用潜力。本文得到如下结论:1通过溶剂热法、模板法制备了一种具有核-壳结构的磁性纳米材料CoFe_2O_4@vacancy@mSiO_2,并采用多种技术手段对CoFe_2O_4@vacancy@mSiO_2进行物化性能表征。新合成的材料具有核-壳结构和介孔结构,比表面积可达712.49 cm~2/g。对于罗丹明B(RhB)的去除实验研究表明,吸附剂的饱和吸附量可达149.36 mg/g。CoFe_2O_4@vacancy@mSiO_2磁性纳米材料对RhB吸附过程符合Freundlich等温吸附线,说明RhB在CoFe_2O_4@vacancy@mSiO_2磁性纳米材料上的吸附是一种多分子层吸附。吸附动力学过程符合准二级反应动力学模型,并且整个吸附过程是自发、放热和混乱度降低的过程。2以CoFe_2O_4@CNTs为基质,首先进行表面改性以引入氨基,再以甲基丙烯酸羟乙酯为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,四溴双酚A(TBBPA)为模板分子制备了新型磁性分子印迹聚合物。模板分子和功能单体之间以非共价键作用相结合,溶剂提取模板分子后得到TBBPA印迹的复合材料CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP。该印迹材料含有大量印迹孔穴,可选择性吸附模板分子。批吸附实验结果表明CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP对TBBPA的最大吸附量可达142.3 mg/g,明显高于未印迹材料(45.6 mg/g)。CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP对TBBPA的吸附平衡符合Langmuir等温线,动力学过程符合准二级反应动力学模型,并且吸附过程是一种自发和吸热的过程。CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP对TBBPA、双酚A(BPA)、4-硝基酚(4-NP)吸附选择性实验显示CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP对TBBPA具有良好的选择性。总之,高的吸附量、明显的选择性、快速动力学以及方便的磁分离等优异特点使CoFe_2O_4@CNTs@PHEMA-MIP可作为一种有效和实际应用潜力的吸附剂用于废水中TBBPA的选择性去除。3采用溶剂法合成CoFe_2O_4,赋予碳纳米管(CNTs)以磁性。在此基础上,以FeCl_3为催化剂,氧化吡咯原位聚合形成聚吡咯高分子薄膜包覆在磁性CNTs上。所制得的CNTs-CoFe_2O_4@PPy用作吸附剂以去除水体中的有机合成染料。与阳离子型染料相比,CNTs-CoFe_2O_4@PPy对阴离子型染料如甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和酸性品红(AF)具有更强的吸附能力。CNTs-CoFe_2O_4@PPy可以在较宽pH(3.0-9.0)范围内有效去除三种有机染料。CNTs-CoFe_2O_4@PPy对MB、MO和AF的最大吸附量可达137.00、116.06和132.15 mg/g。Langmuir等温线和准二级动力学模型可以很好地描述三种染料在CNTs-CoFe_2O_4@PPy上的吸附平衡和动力学过程。此外,CNTs-CoFe_2O_4@PPy上的CoFe_2O_4不仅作为磁响应介质,还可用作有效的非均相催化剂,可催化PMS产生活性自由基,因而进一步研究了CNTs-CoFe_2O_4@PPy催化PMS降解阳离子型染料亚甲基蓝(MEB)的性能。
【图文】:

技术路线图,复合吸附剂,合成染料,选择性吸附


NTs-CoFe2O4@PPy 不仅对阴离子型合成染料具有选择性吸附能力,而化 PMS 产生活性自由基用于降解阳离子型染料亚甲基蓝。4 研究技术路线的研究内容和基本框架如图 1-2 和图 1-3 所示:

技术路线图,水中有机污染物,学位论文,硕士研究生


CNTs-CoFe2O4@PPy复合材料的研究技术路线图
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB33;TQ424;X52

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;纳米复合材料产业化之路漫长[J];中国粉体工业;2007年06期

2 ;印度提出纳米复合材料制造新想法[J];中国粉体工业;2013年05期

3 邵甄胰;蒋小松;张媚鹛;朱德贵;丁义超;王静;;镧对Cu/Ti_3SiC_2/C/MWCNTs/Graphene/La纳米复合材料摩擦学性能的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2018年08期

4 陈坚;徐晖;;石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极的研究进展[J];材料导报;2017年09期

5 ;《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》简介[J];中国塑料;2017年08期

6 张迪;;纳米复合材料的性能[J];科技展望;2016年28期

7 Amin AZIMI;Ali SHOKUHFAR;Omid NEJADSEYFI;Hamid FALLAHDOOST;Saeid SALEHI;;Taguchi统计学分析方法优化Al 7068-TiC纳米复合材料的凝固行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2015年08期

8 黄庆红;孙强;;纳米复合材料研究回顾与展望(下)[J];新材料产业;2014年08期

9 曾秀妮;;聚合物/黏土纳米复合材料技术及相关中国专利分析[J];塑料助剂;2013年03期

10 于海洋;姚超;左士祥;刘文杰;吴凤芹;朱斌;;磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料的制备及表征[J];非金属矿;2012年02期

相关会议论文 前10条

1 张琪;江雷;程群峰;;氢键/离子键协同强韧石墨烯纳米复合材料[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十六分会:纳米材料合成与组装[C];2016年

2 张中一;谷林;Joachim Maier;崔光磊;;一种新型锗/碳纳米管-纳米复合材料用于储锂材料[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张忠;;多级次多尺度纳米复合材料力学性能研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年

4 卢小泉;;基于纳米复合材料的电化学生物传感器[A];第六届海峡两岸分析化学会议摘要论文集[C];2010年

5 周天楠;陈枫;邓华;张琴;傅强;;氧化石墨烯的还原及壳聚糖纳米复合材料的性能[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

6 方征平;宋平安;郭正虹;;聚丙烯/富勒烯纳米复合材料的阻燃性能[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

7 谭海英;万东;王露;王宇杰;刘枫;唐涛;;三臂星型聚苯乙烯/C_(60)纳米复合材料的流变学行为[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 黄峗峗;胡成龙;陈旭东;章明秋;;石墨烯/聚N-异丙烯酰胺纳米复合材料的制备[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年

9 赵瑶瑶;马英新;李浩;汪乐余;;功能化纳米复合材料对农药的特异性检测[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

10 林君;杨飘萍;程子泳;侯智尧;;多功能纳米复合材料的制备及其在生物医学领域的应用[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

相关重要报纸文章 前10条

1 华凌;纳米复合材料提升自充电池性能[N];中国化工报;2014年

2 辛文;纳米复合材料技术将应用于航空领域[N];中国航空报;2018年

3 记者 张斐 通讯员 金伟;惠州将建金属纳米复合材料研究院[N];惠州日报;2018年

4 毕文;纳米复合材料产业化需长期培养[N];中国建材报;2011年

5 钱伯章;纳米复合材料产业化之路漫长[N];中国石化报;2007年

6 李闻芝;纳米复合材料产业化研讨会将开[N];中国化工报;2004年

7 李伟;汽车用上纳米复合材料部件[N];中国化工报;2004年

8 宋玉春;纳米复合材料能否风行?[N];中国石化报;2005年

9 刘霞;高效存储氢的纳米复合材料研制成功[N];科技日报;2011年

10 唐伟家 吴汾 李茂彦;尼龙纳米复合材料的开发和市场[N];中国包装报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 江鹏;基于金属有机框架化合物制备纳米复合材料及其在电催化还原反应中的应用[D];中国科学技术大学;2019年

2 张赛;基于纳米复合材料的三种小分子电化学传感研究[D];西北大学;2018年

3 黄斌艳;磁性纳米复合材料的制备及其对水中污染物的吸附机理研究[D];湖南大学;2018年

4 毛龙;层状粘土改性脂肪族聚酯纳米复合材料的制备、结构和性能研究[D];湖南工业大学;2018年

5 陈高汝;钽铌酸钾/聚偏氟乙烯纳米复合材料微结构设计及介电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年

6 姚庆峰;水滑石—碳基量子点纳米复合材料的制备及其吸附和催化性能研究[D];北京化工大学;2018年

7 陈垒;纳米碳/环氧形状记忆聚合物复合材料的制备及微波驱动性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

8 张延扬;基于纳米复合材料的污水深度除磷与磷回收的应用基础研究[D];南京大学;2016年

9 刘坚;多孔碳纳米复合材料制备及其电催化应用研究[D];东北师范大学;2018年

10 邱小明;碳基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究[D];北京科技大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈洋;含铋磁性纳米复合材料的制备、表征及其催化性能研究[D];天津理工大学;2019年

2 李硕;碳基纳米复合材料修饰电极的构筑及其在中药分析中的应用[D];郑州大学;2019年

3 詹一;基于TiO_2纳米复合材料的光电化学传感性能研究[D];郑州大学;2019年

4 赵金燕;MOFs衍生的过渡金属硫化物纳米复合材料的合成、表征及其电化学氧反应性能研究[D];郑州大学;2019年

5 刘忆;g-C_3N_4及其纳米复合材料的生物传感器研究[D];武汉工程大学;2018年

6 戚燕;磁性ZIF-8复合材料的制备及其在有机污染物吸附中的应用研究[D];中国农业科学院;2019年

7 张超;类石墨烯二维金属氧化物复合物的制备及其电化学传感应用[D];安徽建筑大学;2019年

8 张谨博;Au NR@半导体纳米颗粒的光激发增强葡萄糖传感及光热性能研究[D];西安理工大学;2019年

9 王雅芸;SiC/ZnO/EP微—纳米复合材料介电性能与热学性能研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

10 马丽莎;吸潮对聚乙烯基纳米复合材料介电性能的影响[D];哈尔滨理工大学;2019年



本文编号:2605487

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/2605487.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户5257a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com