典型碳材料去除水中重金属离子及其定量分析研究

发布时间：2020-08-26 03:24

【摘要】：本论文是针对典型碳材料在污染物去除中的应用以及典型碳材料的定量分析展开的。一方面,在对比同时用聚乙烯亚胺(PEI)功能化的生物炭和氧化石墨烯(GO)去除水溶液中铅离子(Pb~(2+))效果的基础上,开发了基于功能化的生物炭高效去除Pb~(2+)的新方法。另一方面,自主研发了基于在线紫外光降解-尖端放电原子发射光谱联用系统,建立了环境水样中GO的高灵敏定量方法。生物炭是一种比表面积大、表面官能团丰富、价格低廉、易于工业化生产的碳材料,在环境污染物去除中具有良好的应用前景,GO也是一种比表面积大,理论吸附容量大,较易吸附的新型二维纳米碳材料。二者是目前研究最多、应用最广泛、最具有规模化生产潜力的碳材料。本研究将PEI修饰分别修饰在生物炭和GO表面,对比了二者对水中Pb~(2+)的去除效果,发现生物炭具有更高的吸附容量和去除效率。在此基础上,系统考察了生物炭种类、制备温度、PEI添加量、pH值、平衡时间、吸附容量等因素对比几种吸附剂的效果。在优化的实验条件下,生物炭吸附剂能够在90 min内对微量浓度铅的去除效率为94%。对加标的湖水、河水等水体中Pb~(2+)的去除率高于90%。研究表明,本方法成功应用于实际水体中的Pb~(2+)的高效去除,也为其他重金属离子的去除提供了新思路。毒理学研究已经证实GO是毒性最强的碳材料之一。因此,GO的定量分析是科学评价其环境风险的前提,然而目前低浓度GO的定量分析方法非常匮乏。本研究将紫外光光降解与尖端放电-原子发射光谱(PD-OES)联用,建立了水体中痕量GO的定量分析方法。在高压汞灯照射下,芬顿试剂氧化剂和纳米二氧化钛光催化剂将GO降解为二氧化碳、醇、醛等挥发性含碳产物。这些挥发性产物依次被高纯氩气带入气液分离器和干燥器,最后在尖端放电反应池被原子化和激发。碳元素的发射光谱由光纤输送至CCD检测器。由碳发射光谱强度实现对GO的定量分析。本研究系统考察了氧化剂组分、工作条件、样品性质等因素对系统性能的影响。为进一步提高本系统的灵敏度和抗干扰能力,我们利用GO在高盐高碱性溶液中的团聚现象建立了快速分离富集GO的方法。本方法对GO的检出限为5.2μg/L,精密度为4.3%(50.0μg L~(-1)GO,n=7)。本方法成功用于湖水、河水、地下水、自来水等实际水体中GO的定量分析,加标回收率为92~110%。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

结构示意图,原子光谱分析,等离子体,原子光谱

图 0-1PD 结构示意图。a,平板式；b,同轴型等离子体用于光谱小型化分析中，等离子体的发展与原子光谱的发展密切相关。事实影响原子光谱分析发展的一个重要部件，对传统的原子吸收

典型碳材料去除水中重金属离子及其定量分析研究

PEI-BC的表征

氧化石墨,形貌表征,生物炭,表征图

氧化石墨烯的形貌表征

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