壳聚糖/β-环糊精/二氧化钛多孔吸附膜制备及含铜废水处理研究
发布时间：2022-12-18 01:03
在当前的环境保护领域,尤其在废水的处理过程中,膜材料是一种具有广阔应用前景的材料;本文将无机纳米材料——纳米二氧化钛（Ti O2）、有机高分子材料——壳聚糖（CS）、β-环糊精（β-CD）联系起来,通过溶胶凝胶法制备出了壳聚糖/β-环糊精/二氧化钛吸附膜,并使用聚乙二醇-20000（PEG-20000）作为致孔剂改性,并对其表面形貌、吸附性能、吸附机理以及应用进行了研究。本文探讨了壳聚糖/β-环糊精/二氧化钛多孔吸附膜的制备方法,并分别对硅烷偶联剂（JH-V151）、β-环糊精聚合物（β-CDP）与二氧化钛溶胶（Ti O2）的加入量进行研究,经实验得出膜各组分的最佳配比。并通过FTIR和SEM对制备好的膜进行表征;从FTIR谱图可以看出,引入的β-CDP与壳聚糖通过硅烷偶联剂交联到一起,Ti O2和PEG-20000与CS/β-CDP有氢键的结合;SEM图显示出,CS/β-CDP/Ti O2多孔吸附膜的表面能看到纳米级的Ti O2颗粒以及呈穿透性的多孔状结构,大大增加了膜的比表面积,使得膜的吸附效果有很大提升。通过CS/β-CDP/Ti O2吸附膜、CS/β-CDP/Ti O2多孔吸附...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
注释表
第一章 绪论
1.1 我国废水现状及其影响
1.1.1 重金属废水的来源及其危害
1.1.2 有机物废水的来源及其危害
1.2 目前国内废水的主要处理方法
1.2.1 重金属废水的主要处理方法
1.2.1.1 化学沉淀法
1.2.1.2 电化学法
1.2.1.3 离子交换法
1.2.1.4 膜分离法
1.2.1.5 吸附法
1.2.2 有机废水的主要处理方法
1.2.2.1 物理法
1.2.2.2 化学法
1.2.2.3 生物法
1.3 膜材料的选择
1.3.1 壳聚糖的性质
1.3.2 环糊精的性质
1.3.3 纳米二氧化钛的性质
1.3.4 致孔剂的选择
1.4 本文研究目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的制备
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 铜离子浓度的测定方法
2.2.3 吸附实验及吸附量计算
2.2.4 β-CDP的制备
2.2.5 纳米二氧化钛的制备
2.2.6 CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的制备
2.2.6.1 CS膜的制备方法
2.2.6.2 CS/β-CDP膜的制备方法
2.2.6.3 CS/β-CDP/TiO_2膜的制备方法
2.2.6.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的制备方法
2.2.6.5 制备出的CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜实物图
2.3 膜的组分及膜的表征
2.3.1 铜标准曲线的绘制
2.3.2 膜的组分的探讨
2.3.2.1 硅烷偶联剂的加入量
2.3.2.2 β-CDP的加入量
2.3.2.3 纳米TiO_2溶胶的加入量
2.3.3 CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的表征
2.3.3.1 红外表征
2.3.3.2 SEM表征
2.4 本章小结
第三章 CS/β-CDP/TiO_2膜对Cu~(2+)废水的处理
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与仪器
3.2.2 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的吸附实验
3.2.3 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的脱附实验
3.3 实验条件对CS/β-CDP/TiO_2吸附膜吸附Cu~(2+)的影响
3.3.1 吸附温度
3.3.2 吸附时间
3.3.3 pH值
3.3.4 初始浓度
3.3.5 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附
3.4 本章小结
第四章 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜对Cu~(2+)废水的处理
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的吸附实验
4.2.3 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附实验
4.3 实验条件对CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜吸附Cu~(2+)的影响
4.3.1 吸附温度
4.3.2 吸附时间
4.3.3 pH值
4.3.4 初始浓度
4.3.5 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附
4.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜对甲基橙的吸附效果
4.5 本章小结
第五章 吸附机理分析
5.1 吸附热力学
5.1.1 等温方程模型简介
5.1.1.1 Langmuir方程
5.1.1.2 Freundlich方程
5.1.1.3 Temkin方程
5.1.2 等温线线性转换
5.1.3 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的吸附等温线
5.1.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的吸附等温线
5.2 吸附动力学
5.2.1 动力学方程模型
5.2.1.1 一级动力学模型
5.2.1.2 准二级动力学模型
5.2.1.3 双常数动力学模型
5.2.1.4 Elovich动力学模型
5.2.1.5 四种动力学模型的线性表达式
5.2.2 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜膜吸附铜离子动力学分析
5.2.3 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜去除铜离子动力学
5.3 机理探讨
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]星点设计–效应面法优化阿德福韦-β-环糊精包合物制备工艺的研究[J]. 王博,李洪起,连潇嫣,任晓文,徐为人. 现代药物与临床. 2014(11)
[2]β-环糊精结合响应面法优化茶多酚的提取工艺[J]. 冯欢欢,陈识文,高梦祥. 食品科技. 2014(11)
[3]功能性氧化石墨烯-β-环糊精/利多卡因包合物的制备及其质量评价[J]. 申玉坤,申玉璞,张龙娇,潘一峰. 药物分析杂志. 2014(10)
[4]交联β-环糊精-可溶性淀粉复合微球对茉莉香精的吸附性[J]. 张云,苏秀霞. 中国胶粘剂. 2014(10)
[5]纳米TiO2及其复合材料的抗菌性能研究[J]. 马丽萍,赵杉林,李萍,王辉. 当代化工. 2014(09)
[6]难降解有机废水处理技术研究进展[J]. 史冉冉,王宝辉,苑丹丹. 工业催化. 2014(09)
[7]壳聚糖的应用研究进展[J]. 万婷婷,杨磊,蔡鹰,李思东,欧阳茜茜. 轻工科技. 2014(09)
[8]β-环糊精/KI催化二氧化碳与环氧化合物偶联反应研究[J]. 王明新,张广清,常涛. 煤炭与化工. 2014(07)
[9]纳米TiO2的水解法制备及吸附性能[J]. 邓慧,刘永民,张克铮,王晓宁. 精细化工. 2014(07)
[10]β-环糊精/壳聚糖膜的制备及在废水处理中的应用[J]. 俞丹,吴玲玲,杨杰,王甲福,王炜. 印染. 2013(02)
博士论文
[1]基于共代谢作用微曝气SBR处理难降解有机废水研究[D]. 王建辉.哈尔滨工业大学 2014
[2]微生物电化学系统生物阴极的构建及其在难降解有机废水处理中的应用[D]. 刘鼎.浙江大学 2014
[3]壳聚糖基活性包装膜的性能及其在食品贮藏中应用的研究[D]. 王丽岩.吉林大学 2013
[4]纳米二氧化钛制备方法研究、性能研究及其应用[D]. 林萍.东华大学 2011
[5]改性麦糟吸附剂处理重金属废水的研究[D]. 李青竹.中南大学 2011
[6]电—微生物技术处理含重金属离子及难降解有机物废水[D]. 王韬.天津大学 2005
[7]高级氧化技术处理难降解有机废水的研究[D]. 付冬梅.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
[8]非均相UV/Fenton处理难降解有机废水研究[D]. 郑展望.浙江大学 2004
硕士论文
[1]活性炭与KDF联用去除食用水重金属污染研究[D]. 刘慧莹.湖南农业大学 2013
[2]HDS法处理湘江流域主要重金属废水的试验研究[D]. 邹圆.湖南大学 2013
[3]改性沸石负载纳米TiO2的制备及对砷的吸附研究[D]. 邱茂琴.成都理工大学 2013
[4]高级氧化法处理难降解有机废水的研究[D]. 程聪.武汉纺织大学 2013
[5]电解—微电解耦合处理重金属废水及机理分析[D]. 王刚.昆明理工大学 2012
[6]油溶性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究[D]. 刘永根.东华大学 2012
[7]Cu（Ⅱ）印迹壳聚糖交联膜的制备及吸附性的研究[D]. 张玉红.大连理工大学 2011
[8]基于壳聚糖的薄膜制备及应用研究[D]. 丁建峰.西北师范大学 2011
[9]硫酸钙处理含磷废水特性研究及机理探讨[D]. 姚京君.南京航空航天大学 2010
[10]天然植物材料作为吸附剂处理低浓度重金属废水的研究[D]. 马静.湖南大学 2007
本文编号：3721009
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
注释表
第一章 绪论
1.1 我国废水现状及其影响
1.1.1 重金属废水的来源及其危害
1.1.2 有机物废水的来源及其危害
1.2 目前国内废水的主要处理方法
1.2.1 重金属废水的主要处理方法
1.2.1.1 化学沉淀法
1.2.1.2 电化学法
1.2.1.3 离子交换法
1.2.1.4 膜分离法
1.2.1.5 吸附法
1.2.2 有机废水的主要处理方法
1.2.2.1 物理法
1.2.2.2 化学法
1.2.2.3 生物法
1.3 膜材料的选择
1.3.1 壳聚糖的性质
1.3.2 环糊精的性质
1.3.3 纳米二氧化钛的性质
1.3.4 致孔剂的选择
1.4 本文研究目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的制备
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 铜离子浓度的测定方法
2.2.3 吸附实验及吸附量计算
2.2.4 β-CDP的制备
2.2.5 纳米二氧化钛的制备
2.2.6 CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的制备
2.2.6.1 CS膜的制备方法
2.2.6.2 CS/β-CDP膜的制备方法
2.2.6.3 CS/β-CDP/TiO_2膜的制备方法
2.2.6.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的制备方法
2.2.6.5 制备出的CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜实物图
2.3 膜的组分及膜的表征
2.3.1 铜标准曲线的绘制
2.3.2 膜的组分的探讨
2.3.2.1 硅烷偶联剂的加入量
2.3.2.2 β-CDP的加入量
2.3.2.3 纳米TiO_2溶胶的加入量
2.3.3 CS膜、CS/β-CDP膜、CS/β-CDP/TiO_2膜和CS/β-CDP/TiO_2多孔膜的表征
2.3.3.1 红外表征
2.3.3.2 SEM表征
2.4 本章小结
第三章 CS/β-CDP/TiO_2膜对Cu~(2+)废水的处理
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与仪器
3.2.2 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的吸附实验
3.2.3 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的脱附实验
3.3 实验条件对CS/β-CDP/TiO_2吸附膜吸附Cu~(2+)的影响
3.3.1 吸附温度
3.3.2 吸附时间
3.3.3 pH值
3.3.4 初始浓度
3.3.5 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附
3.4 本章小结
第四章 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜对Cu~(2+)废水的处理
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的吸附实验
4.2.3 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附实验
4.3 实验条件对CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜吸附Cu~(2+)的影响
4.3.1 吸附温度
4.3.2 吸附时间
4.3.3 pH值
4.3.4 初始浓度
4.3.5 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的脱附
4.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜对甲基橙的吸附效果
4.5 本章小结
第五章 吸附机理分析
5.1 吸附热力学
5.1.1 等温方程模型简介
5.1.1.1 Langmuir方程
5.1.1.2 Freundlich方程
5.1.1.3 Temkin方程
5.1.2 等温线线性转换
5.1.3 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜的吸附等温线
5.1.4 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜的吸附等温线
5.2 吸附动力学
5.2.1 动力学方程模型
5.2.1.1 一级动力学模型
5.2.1.2 准二级动力学模型
5.2.1.3 双常数动力学模型
5.2.1.4 Elovich动力学模型
5.2.1.5 四种动力学模型的线性表达式
5.2.2 CS/β-CDP/TiO_2吸附膜膜吸附铜离子动力学分析
5.2.3 CS/β-CDP/TiO_2多孔吸附膜去除铜离子动力学
5.3 机理探讨
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]星点设计–效应面法优化阿德福韦-β-环糊精包合物制备工艺的研究[J]. 王博,李洪起,连潇嫣,任晓文,徐为人. 现代药物与临床. 2014(11)
[2]β-环糊精结合响应面法优化茶多酚的提取工艺[J]. 冯欢欢,陈识文,高梦祥. 食品科技. 2014(11)
[3]功能性氧化石墨烯-β-环糊精/利多卡因包合物的制备及其质量评价[J]. 申玉坤,申玉璞,张龙娇,潘一峰. 药物分析杂志. 2014(10)
[4]交联β-环糊精-可溶性淀粉复合微球对茉莉香精的吸附性[J]. 张云,苏秀霞. 中国胶粘剂. 2014(10)
[5]纳米TiO2及其复合材料的抗菌性能研究[J]. 马丽萍,赵杉林,李萍,王辉. 当代化工. 2014(09)
[6]难降解有机废水处理技术研究进展[J]. 史冉冉,王宝辉,苑丹丹. 工业催化. 2014(09)
[7]壳聚糖的应用研究进展[J]. 万婷婷,杨磊,蔡鹰,李思东,欧阳茜茜. 轻工科技. 2014(09)
[8]β-环糊精/KI催化二氧化碳与环氧化合物偶联反应研究[J]. 王明新,张广清,常涛. 煤炭与化工. 2014(07)
[9]纳米TiO2的水解法制备及吸附性能[J]. 邓慧,刘永民,张克铮,王晓宁. 精细化工. 2014(07)
[10]β-环糊精/壳聚糖膜的制备及在废水处理中的应用[J]. 俞丹,吴玲玲,杨杰,王甲福,王炜. 印染. 2013(02)
博士论文
[1]基于共代谢作用微曝气SBR处理难降解有机废水研究[D]. 王建辉.哈尔滨工业大学 2014
[2]微生物电化学系统生物阴极的构建及其在难降解有机废水处理中的应用[D]. 刘鼎.浙江大学 2014
[3]壳聚糖基活性包装膜的性能及其在食品贮藏中应用的研究[D]. 王丽岩.吉林大学 2013
[4]纳米二氧化钛制备方法研究、性能研究及其应用[D]. 林萍.东华大学 2011
[5]改性麦糟吸附剂处理重金属废水的研究[D]. 李青竹.中南大学 2011
[6]电—微生物技术处理含重金属离子及难降解有机物废水[D]. 王韬.天津大学 2005
[7]高级氧化技术处理难降解有机废水的研究[D]. 付冬梅.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
[8]非均相UV/Fenton处理难降解有机废水研究[D]. 郑展望.浙江大学 2004
硕士论文
[1]活性炭与KDF联用去除食用水重金属污染研究[D]. 刘慧莹.湖南农业大学 2013
[2]HDS法处理湘江流域主要重金属废水的试验研究[D]. 邹圆.湖南大学 2013
[3]改性沸石负载纳米TiO2的制备及对砷的吸附研究[D]. 邱茂琴.成都理工大学 2013
[4]高级氧化法处理难降解有机废水的研究[D]. 程聪.武汉纺织大学 2013
[5]电解—微电解耦合处理重金属废水及机理分析[D]. 王刚.昆明理工大学 2012
[6]油溶性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究[D]. 刘永根.东华大学 2012
[7]Cu（Ⅱ）印迹壳聚糖交联膜的制备及吸附性的研究[D]. 张玉红.大连理工大学 2011
[8]基于壳聚糖的薄膜制备及应用研究[D]. 丁建峰.西北师范大学 2011
[9]硫酸钙处理含磷废水特性研究及机理探讨[D]. 姚京君.南京航空航天大学 2010
[10]天然植物材料作为吸附剂处理低浓度重金属废水的研究[D]. 马静.湖南大学 2007
本文编号：3721009
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