功能化三维双连续立方体结构硅基材料构筑及对As(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)去除研究

发布时间：2024-04-24 21:33

　　本文利用无机、有机改性成功合成了三种功能化的二氧化硅复合材料吸附剂,利用一系列表征手段考察和分析了吸附剂材料的结构性能,探究了吸附剂分别对单一体系以及多元体系中重金属离子As(III)、Pb(II)、Cr(VI)的吸附行为,具体实验如下:1、以正硅酸四乙酯作为硅源,三嵌段共聚物P123为模板,先合成纯的三维二氧化硅,然后采用浸渍法将铁系物质负载在比表面积大的载体二氧化硅上,用氯化铁、硫酸锰、高锰酸钾对二氧化硅进行负载,制备二氧化锰/氢氧化氧铁/二氧化硅吸附剂,缩写为MnO₂/FeOOH/KIT-6。N₂吸附、小角XRD、TEM、FT-IR、XPS等表征表明MnO₂/FeOOH/KIT-6成功制备;pH为1时,MnO₂/FeOOH/KIT-6对As(III)的最大饱和吸附量为39.77 mg·g^-1,吸附符合拟二级动力学和Langmuir吸附等温线模型;MnO₂/FeOOH/KIT-6对As(III)的吸附机理是As(III)被氧化为As(V),吸附剂MnO...

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摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 重金属废水的处理方法及研究进展
        1.2.1 生物修复法
        1.2.2 膜分离法
        1.2.3 离子交换法
        1.2.4 化学沉淀法
        1.2.5 吸附法
    1.3 功能化二氧化硅材料概述
        1.3.1 二氧化硅概述
        1.3.2 硅基材料的改性方法
    1.4 国内外研究状况
    1.5 主要研究内容及创新点
第2章 实验部分
    2.1 仪器和试剂
        2.1.1 主要仪器
        2.1.2 实验试剂
    2.2 标准溶液的制备以及测定方法
        2.2.1 砷、铅和铬的测定方法
        2.2.2 显色剂及标准溶液的配制
        2.2.3 标准曲线的测定
    2.3 不同酸度的单一体系和混合体系溶液的配制
        2.3.1 不同酸度单一体系溶液的配制
        2.3.2 混合体系溶液的配制
    2.4 静态吸附实验及理论基础
        2.4.1 静态吸附实验
        2.4.2 吸附动力学以及动力学方程
        2.4.3 吸附热力学实验以及方程
第3章 二氧化锰/氢氧化氧铁负载的三维二氧化硅的制备及对As(Ⅲ)的吸附
    3.1 二氧化锰/氢氧化氧铁/二氧化硅吸附剂的制备
        3.1.1 KIT-6的制备
        3.1.2 MnO₂/FeOOH/KIT-6吸附剂的制备
    3.2 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6的表征
        3.2.1 TEM分析
        3.2.2 小角XRD分析
        3.2.3 N₂吸附分析
        3.2.4 FT-IR分析
    3.3 溶液的不同pH值对吸附重金属离子的影响
        3.3.1 吸附剂对三种重金属离子As(Ⅲ)、Cr(Ⅳ)、Pb(Ⅱ)的吸附
        3.3.2 不同酸度下Fe/Mn比对吸附剂吸附As(Ⅲ)的性能影响
    3.4 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6的吸附等温线
    3.5 MnO₂/FeOOH/KIT-6的吸附动力学和热力学
        3.5.1 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6对As(Ⅲ)的吸附动力学性质
        3.5.2 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6对As(Ⅲ)的吸附热力学性质
    3.6 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6的选择性
        3.6.1 不同阴离子对As(Ⅲ)吸附的影响
        3.6.2 不同浓度的锗离子对MnO₂/FeOOH/KIT-6吸附As(Ⅲ)的影响
    3.7 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6吸附As(Ⅲ)的机理
    3.8 吸附剂 MnO₂/FeOOH/KIT-6的洗脱及循环利用实验
        3.8.1 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6的洗脱实验
        3.8.2 吸附剂MnO₂/FeOOH/KIT-6的解析与再生
    3.9 本章小结
第4章 氨基硫脲功能化的三维壳聚糖/二氧化硅材料构筑及对Cr(Ⅳ)的吸附
    4.1 功能化三维壳聚糖/二氧化硅的合成
        4.1.1 三维壳聚糖/二氧化硅材料的制备
        4.1.2 三维氨基硫脲/壳聚糖/二氧化硅吸附剂的制备
    4.2 吸附剂m2TSC-VGA@m1CS/KIT-6的结构表征
        4.2.1 小角XRD分析
        4.2.2 N₂吸附分析
        4.2.3 SEM分析
        4.2.4 元素分析
        4.2.5 FT-IR分析
    4.3 溶液的不同pH值对吸附重金属离子的影响
        4.3.1 吸附剂对重金属离子As(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅳ)的吸附效果
        4.3.2 不同酸度下不同CS/KIT-6、TSC、GA的量对吸附剂吸附性能的影响
        4.3.3 吸附剂m₂TSC-VGA@m₁CS/KIT-6的吸附等温线
        4.3.4 不同酸度条件1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6对混合体系中Cr(Ⅳ)的选择性
    4.4 吸附剂1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6对Cr(Ⅳ)的吸附动力学与热力学
        4.4.1 震荡时间的影响
        4.4.2 吸附剂1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6对Cr(Ⅳ)的吸附动力学性质
        4.4.3 吸附剂1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6对Cr(Ⅳ)的吸附热力学性质
    4.5 吸附剂1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6对Cr(Ⅳ)的吸附机理
    4.6 吸附剂1.0TSC-5.0GA@0.5CS/KIT-6的洗脱实验以及循环再生实验
        4.6.1 洗脱实验
        4.6.2 循环再生实验
    4.7 本章小结
第5章 微波辅助合成聚乙烯亚胺/壳聚糖/二氧化硅材料及对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅳ)的吸附研究
    5.1 聚乙烯亚胺/壳聚糖/二氧化硅材料吸附剂的制备
    5.2 三维有序的多氨基/壳聚糖/二氧化硅材料
        5.2.1 TEM分析
        5.2.2 小角XRD分析
        5.2.3 N₂吸附分析
        5.2.4 元素分析
        5.2.5 FT-IR分析
    5.3 溶液的不同pH值对吸附重金属离子的影响
        5.3.1 吸附剂吸附不同重金属离子吸附能力的比较
        5.3.2 不同条件下制备的三维有序的多氨基/壳聚糖/二氧化硅材料对重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附性能
        5.3.3 不同条件下制备的三维有序的多氨基/壳聚糖/二氧化硅材料对重金属离子Cr(Ⅳ)的吸附性能
        5.3.4 不同条件下制备的三维有序的多氨基/壳聚糖/二氧化硅材料对重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附等温线
        5.3.5 系列吸附剂对重金属离子Cr(Ⅳ)的吸附等温线
        5.3.6 不同酸度条件下0.2gPEI-50/20-CS/KIT-6-115/15对混合体系中Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅳ)的选择性吸附
    5.4 动力学和热力学性质
        5.4.1 吸附剂0.2gPEI-50/20-CS/KIT-6-115/15对Pb(Ⅱ)的吸附动力学性质
        5.4.2 吸附剂0.2gPEI-50/20-CS/KIT-6-115/15对Pb(Ⅱ)的吸附热力学性质
    5.5 吸附剂0.2gPEI-50/20-CS/KIT-6-115/15对Pb(Ⅱ)的吸附机理
    5.6 吸附剂0.2gPEI-50/20-CS/KIT-6-115/15对Cr(Ⅳ)的吸附机理
    5.7 吸附剂的洗脱实验与循环再生性能
    5.8 本章小结
第6章 总结
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况



本文编号：3963536