三聚硫氰酸-多壁碳纳米管的制备及对重金属离子的去除研究

发布时间：2020-08-21 01:58

【摘要】：随着近年来工业的快速发展,我国的“三废”问题变得十分突出,它所导致的水体重金属污染,严重危害着我们的社会。据有关数据显示,我国80%以上的江河湖泊和海洋受到重金属污染。有毒金属元素的常用去除技术有吸附、沉淀、固相萃取、离子交换以及膜过滤等,其中,吸附法是目前应用最广泛的。常见的吸附剂主要有各种无机材料、沸石、交换树脂以及活性炭等,但这些吸附剂大多存在处理时间长或吸附效率低等问题。因此,发展高效和低成本的吸附剂用于去除被污染水中的重金属元素势在必行。碳纳米管(CNTs)的机械性能独特、化学稳定性高、比表面积很大,使其在催化材料,吸附材料等方面具有很大的应用价值,因此备受关注。本文通过酯化反应将TTCA(三聚硫氰酸)共价接枝到多壁碳纳米管表面,制备了三聚硫氰酸-多壁碳纳米管纳米复合材料,对改性前后的碳纳米管进行扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征,分析改性前后碳纳米管的形貌变化,发现改性后的碳纳米管表面的皱褶明显,比表面积更大,合成的三聚硫氰酸-多壁碳纳米管(TTCA-MWCNTs)均匀并具有良好的分散性。经三聚硫氰酸修饰的多壁碳纳米管的孔壁上含有大量的巯基,对重金属离子的吸附活性位点多,可大大改善对重金属离子的吸附容量。此外,通过吸附实验研究TTCA-MWCNTs的吸附性能,对吸附时间、吸附剂用量、pH值以及重金属离子浓度等进行了优化,并将TTCA-MWCNTs用于对实际水体中重金属离子的吸附性能研究,还考察了TTCA-MWCNTs对重金属离子吸附的机理。TTCA-MWCNTs固相萃取实验及电感耦合等离子体质谱测量结果表明,TTCA-MWCNTs对重金属离子尤其是Hg~(2+)具有优异的吸附性能,对环境水体中重金属离子的去除效率高,用于去除环境污水中的多种重金属离子,取得了满意结果,有良好的应用前景。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52;TB383.1;O647.33
【图文】：

单壁碳纳米管,多壁碳纳米管

还有pH对金属离子的水解，这些因素都会影响吸附剂的吸附素是环境的温度。当温度升高时，吸附剂的溶解性会提高，金属提高，使吸附性能提升。但是如果环境温度过于高，吸附剂会被能会受影响。纳米管和其他碳基材料的结构及其理化性质基材料表面疏水性强，比表面积大。天然炭黑的比表面积＞100 m的合成方法合成的碳基材料，比表面积高达 500-3100 m2/g。现在基材料，如碳纳米纤维、碳纳米管、以及石墨纳米碳材料，比表0-900 m2/g[43-46]。碳纳米管纳米管（CNTs）根据碳纳米管壁层数可分为单壁碳纳米管(SWCN米管(MWCNTs)两大类，如下图 1.1 所示，它也是现在学者致力于型的管状碳材料。

功能化,非共价,缠绕管,共价

种现象的发生。下方法提高二氧化硅的对重金属的吸附能力，一合物对二氧化硅进行改性：（1）3-氨丙基三乙氧基唑啉。二氧化硅不仅具有酸碱稳定性，而且还含改性应用。材料功能化的发展情况、方法及优势管的功能化纳米管研究的深入，人们发现碳纳米管在实际应和溶解度差、化学选择性差、杂化缺陷和不饱和键问题都限制了其广泛的应用。为了使纳米管在实际纳米管，学者们进行了广泛的研究，主要是对碳纳同方法对碳纳米管功能化。由于碳纳米管表面化也不同，主要包括以下两种：

示意图,功能化,碳纳米管,共价

纳米管的共价功能化示意图。a 是氧化法，b 是环加共价功能化可分为两种类型：端口功能化和侧，化学试剂可与碳纳米管的端口处（由碳五元形）反应使端口打开氧化成羧基。Liu 等[63]将化，在端口接上 NH2-(CH2)2-SH 基团，固定基团，从而固定了金纳米颗粒;刘忠范等[64]通过开口碳纳米管上的羧基 COOH-将碳纳米管氧化还研究了自组装。的主要特征是卤素亲电加成、芳胺的电化学氧基重氮盐电化学还原，还有卡宾功能化与自由，碳纳米管表面修饰了很多氨基、羧基、羰基他物质，使碳纳米管具有新的性质。Stevens[66yke[67]等人提出了无溶剂制备功能性碳纳米管，多种 4-1 取代苯胺。综上所述，碳纳米管的侧为碳纳米管功能化提供了新的途径。

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