三维多孔碳海绵和氮化碳超滤膜制备及处理印染废水研究

发布时间：2020-06-27 01:31

【摘要】：由于碳材料结构稳定、化学稳定性好且具有优异的催化性能,因此碳材料用于降解印染废水的研究越来越广泛。本文以三聚氰胺和尿素为前驱体材料进行加工合成为不同碳材料,成功制备了三聚氰胺碳海绵与基于氮化碳的g-C_3N_4-POM膜进行印染废水去除。针对催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,本文通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵。以廉价易得的三聚氰胺泡沫高温碳化制备出柔性碳海绵,探讨了其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力。采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱分析和X射线光电子能谱分析对碳化前后泡沫进行了表征;探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。表征结果表明氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道。在催化臭氧氧化染料的过程中,700℃下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化。自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O_2~-)则发挥了次要作用。富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极作用,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。二维石墨相氮化碳由于在传统溶剂中结构可调性、溶解度差等因素限制了氮化碳滤膜的构建。本文通过凝胶自组装法成功将氮化碳与多酸铁(POM)进行复合,成功制备了具有类芬顿、光自清洁性能的g-C_3N_4-POM膜。经过SEM观察、X射线光电子衍射等表征手段进行了分析,表明氮化碳与POM成功复合,成功制备了g-C_3N_4膜。在降解印染废水中展现出优异的截留性能与膜通量,具备很好的光自清洁与防污性能,性能优于文献报道的水处理膜。表明以氮化碳为主要材料的光芬顿膜具有很好的应用前景。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X791;TQ051.893
【图文】：

因此这一类物质统称为碳材料。金刚石、石墨烯、碳纳米管、活性炭、维、富勒烯、氮化碳等具有各自特异的性能，已经广泛用于生活的各个墨烯、碳纳米管、富勒烯等作为最新一代碳材料广泛应用于新能源、光显示器、传感器、环境治理和生物医学等领域。石墨烯具有极其优异的、电子快速的传到速度与很好的透光率。碳纳米管是一种纳米材料，结形，具有很强的力学、电学和化学性能，强度是同体积钢强度的 100 倍只有 1/6，因此碳纳米管也被称为“超级纤维”。富勒烯是单质碳的同素富勒烯的硬度甚至高于金刚石；延展性高于钢铁；导电性比铜强；且富要成分是碳，因此可从废弃物中提取。文主要用到的碳材料为以三聚氰胺和尿素为前驱体进行加工合成的三聚绵与氮化碳。三聚氰胺（C3H6N6）与尿素（CON2H4）均为有机材料。三白色单斜晶体，可溶于甲醇、乙醇等有机溶剂中，是具有三嗪类含氮杂合物，常被用作化工原料。尿素外观是白色晶体或粉末，是动物蛋白质产物，常被用来做植物的氮肥。如图 1-1 为两种物质的分子图。

第 1 章 绪论有区别于金属或者其它物质的能带结构，在催称之为禁带。当光照射到催化剂表面时，催化催化剂的禁带宽度时，会有光生载流子的产生。（VB）的光生电子（e-）会跃迁到导带（CB）过程Ⅰ的转变。这一过程中价带的光生电子有很由基，即过程Ⅲ；导带的空穴有很强的氧化能由基，为过程Ⅳ；污染物质可被吸附和降解，过电子和空穴很容易复合，过程Ⅱ。所以需要寻生电子和空穴的复合，从而提高光催化降解污染

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本文编号：2731154