磁性有序介孔碳吸附双酚A的性能与机理研究

发布时间：2020-06-23 00:57

【摘要】：随着人类工业进程的不断进步,环境内分泌干扰物的数量和种类日渐增加,现已成为全球关注的热点。本研究针对水中典型内分泌干扰物双酚A(BPA)的污染问题,开展多种碳质材料及载铁有序介孔碳的吸附性能及机理研究,并对该新型碳质材料实际工程应用的可行性进行了评估。首先,系统比较了活性炭(AC)、单壁碳纳米管(SWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT)、有序介孔碳(OMC)、氧化石墨烯(GO)五种碳质材料对BPA的吸附效果。通过表征表现,OMC具备最大的比表面积和孔容,且五种碳质材料表面均含有羟基和羧基等含氧官能团。五种碳质材料对BPA的吸附性能大小顺序依次为OMCACSWCNTGOMWCNT。吸附动力学研究发现,不同碳质材料对BPA的吸附过程可以准二级动力学模型来描述。Langmuir吸附等温模型能够更好地拟合五种碳质材料对BPA的吸附,且吸附过程为自发、放热的物理过程。当pH接近等电位点时,不同碳质材料对BPA都表现出最佳吸附效果,低于或者超过等电位点吸附量均出现下降,在pH=11时吸附性能最差。采用水热法成功制备了磁性有序介孔碳。通过表征发现,Fe_3O_4纳米颗粒成功地负载于OMC表面,所制备的磁性有序介孔碳仍然具备较为丰富的介孔结构,比表面积达到420.14 m~2/g,孔容为0.4932 cm3/g,饱和磁性强度为12.5 emu/g。磁性有序介孔碳对BPA的吸附主要发生在前200 min,到400 min时已经基本达到吸附饱和。随着Fe_3O_4纳米颗粒负载量的增加,磁性有序介孔碳对BPA的吸附性能逐渐降低。磁性有序介孔碳在等电点(pH_(pzc)=7.8)附近吸附性能最好。磁性有序介孔碳对BPA的吸附符合准二级动力学模型且Langmuir吸附等温模型能够更好地描述吸附过程。吸附热力学实验发现,该吸附过程是一个自发、放热的过程。所制备的磁性有序介孔碳具备较好的稳定性和回用性,对不同的新型有机污染物均有较好的吸附效果,该新型碳质材料在水处理方面具有良好的应用前景。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

因为人类活动以及对环保意识的缺乏，不可避免地导致内分泌干扰物放，因此水体环境成为内分泌干扰物最主要的存在场所。隋倩等[19]对水厂二级出水中的 EDCs 进行了数据分析，发现 BPA 浓度高达第三围内，BPA 在水中无处不在，在污水处理厂(WWTPs)出水中检测到高达 370 μg/L[20]，在地表水中检测出的浓度接近 56 μg/L[21]，地下水47 μg/L[22]。从以上数据可以得出，EDCs 对环境水体的污染已相当以 BPA 为原料生产的产品遍布生活中的很多方面，在我们毫不知情过水、空气、接触以及食物链等途径流入人体，危机我们的健康。由较强，对环境影响较大，因此做为内分泌干扰物中的典型代表。双酚 A(BPA)的概括 双酚 A（BPA）的基本信息双酚 A(bisphenol A2,2-二(4-羟基苯基)丙烷，BPA)，是近年来报道中的一种内分泌干扰物，它有两个苯酚基团，结构如图 1-1 所示。

质材料表征傅立叶红外光谱（FTIR）分析了对各种碳质材料表面带有的官能团进行分析，采用 FTIR 对活性纳米管（SWCNT）、多壁碳纳米管（MWCNT）、氧化石墨烯（G碳（OMC）等五种材料进行了分析，结果见图 3-1。下图所示，五种碳质材料的红外光谱具有相似的吸收峰，说明这些相似的官能团，同时可以看出表面含有的官能团较少。中，所有样品在 3300-3600cm-1之间均出现 O-H 基团引起的吸收峰材料含有大量的羟基(-OH)，在 1500-1700 cm-1之间的伸缩振动峰C[96]，在 1000-1250 cm-1之间的伸缩振动峰是由 C-O 引起的[97]。这是碳质材料的特征吸收峰[98]。从图 3-1 可以看出，这几种碳质材料本相似，没有明显的差异。

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本文编号：2726529