β-环糊精复合气凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性研究

发布时间：2020-10-21 19:43

　　 随着我国工业化进程的不断加快,各种有机染料已被广泛应用于纺织、造纸和化妆品等行业。这些染料通常具有复杂的芳香结构,在光、热或氧化剂的作用下能够稳定的存在并且不易降解。如果没有经过有效的处理,大量含有染料的废水在加重对环境污染的同时对人类的健康也造成了极大的危害。目前处理染料废水的方法有很多,其中吸附法以操作简单、成本低和效率高等优势著称。因此,制备价格低廉、吸附效率高且无二次污染的新型吸附性材料已成为当下急需解决的问题。作为一种典型的多孔吸附材料,活性炭(AC)具有较大的比表面积和孔隙结构、较高的吸附容量和去除效率,广泛的应用于医药业、化工业和环境保护等各个领域。氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的一种典型的衍生物,同样具有较大的比表面积和丰富的含氧官能团等优良的特性,在染料废水处理等领域的应用前景也非常广泛。β-环糊精(β-CD)是一种低成本、无毒,可生物降解的具有七个重复吡喃葡萄糖单元的环状低聚物,这种结构可以通过主客体彼此之间的作用产生与有机分子在溶液中形成包合物的能力。通常通过β-CD分子与环氧氯丙烷交联来制备β-CD聚合材料来吸附有机染料。本文以β-CD作为基体,环氧氯丙烷为交联剂,在聚合过程中分别加入AC和通过改进后的Hummers法制备的GO,并通过冷冻干燥的工艺分别制备了新型的聚合β-环糊精/活性炭复合气凝胶(β-CD/AC)和β-环糊精/氧化石墨烯复合气凝胶(β-CD/GO)。通过扫描电镜(SEM),红外光谱(FTIR),比表面积分析(BET)和热重分析(TGA)分别表征了β-CD/AC和β-CD/GO的物理化学性质。对制备的β-CD/AC和β-CD/GO应用于水溶液中亚甲基蓝(MB)的去除,并研究了它们在不同条件下对MB的吸附性能。通过Langmuir和Freundlich模型及热力学、动力学模型对得到的实验结果进行分析,拟合结果显示两种复合材料对MB的吸附遵循Langmuir模型,并通过此模型计算得到的在323 K下的最大吸附容量分别为208.33mg/g和181.82 mg/g。通过吸附动力学模型可以看出β-CD/AC和β-CD/GO对MB的吸附过程遵循准Pseudo-second-order模型,热力学参数表明两者的吸附过程都是自发和放热的过程。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703;O648.17
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 工业污水中有机染料的危害
    1.2 处理污水中的染料常用方法的概述
        1.2.1 生物法
        1.2.2 化学法
        1.2.3 物理法
    1.3 常用的吸附剂
    1.4 β-环糊精
        1.4.1 β-环糊精的结构与特点
        1.4.2 β-环糊精的聚合物
        1.4.3 β-环糊精聚合物的应用
    1.5 活性炭
        1.5.1 活性炭概述
        1.5.2 活性炭的分类
        1.5.3 活性炭的性质
        1.5.4 活性炭的应用
        1.5.5 活性炭的制备
        1.5.6 活性炭的吸附
    1.6 石墨烯及其氧化石墨烯
        1.6.1 石墨烯的概述
        1.6.2 石墨烯的制备方法
        1.6.3 氧化石墨烯
    1.7 GO复合材料制备
        1.7.1 聚合物/氧化石墨烯复合材料
        1.7.2 无机物/石墨烯复合材料
    1.8 氧化石墨烯基复合物在污水处理中的应用
    1.9 论文研究的目的及主要研究内容
        1.9.1 研究的目的与意义
        1.9.2 研究的主要内容
第二章 β-CD/AC的制备表征及其吸附性能研究
    2.1 引言
    2.2 仪器与试剂
        2.2.1 试剂和药品
        2.2.2 表征手段及仪器
    2.3 实验部分
        2.3.1 β-CD/AC的制备
        2.3.2 β-CD/AC的吸附性能研究
    2.4 实验结果与分析
        2.4.1 β-CD/AC的表征
        2.4.2 MB的吸附
        2.4.3 吸附等温线
        2.4.4 吸附动力学
        2.4.5 吸附热力学
    2.5 本章小结
第三章 β-CD/GO的制备表征及其吸附性能研究
    3.1 引言
    3.2 仪器与试剂
        3.2.1 试剂和药品
        3.2.2 表征手段及仪器
    3.3 实验部分
        3.3.1 GO的制备
        3.3.2 β-CD/GO的制备
        3.3.3 β-CD/GO的吸附性能研究
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 β-CD/GO的表征
        3.4.2 MB的吸附
        3.4.3 吸附等温线
        3.4.4 吸附动力学
        3.4.5 吸附热力学
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢

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本文编号：2850521