水溶液中Cu-EDTA复合物的组装、调控及应用

发布时间：2017-08-13 01:00

  本文关键词：水溶液中Cu-EDTA复合物的组装、调控及应用

  更多相关文章： Cu-EDTA 自组装 层状材料 聚乙烯亚胺(PEI) 十二烷基硫酸钠(SDS)

【摘要】：根据目前电镀废水中Cu-EDTA的处理技术的研究现状可知,在保持Cu-EDTA初始化学形态不变的情况下对其进行吸附和分离是最具有可操作性且二次污染最小的一类方法,其中吸附法是最常使用的方法。然而使用吸附法的过程中仍然会出现诸多问题,如制备吸附剂时存在复杂的合成或修饰过程、吸附过程中单一的作用力而导致较低的吸附效率等问题。而本论文是为解决上述出现的问题而进行的研究工作,具体工作内容及主要结论如下:(1)通过自组装的方法,使用十二胺(DA)将水溶液中Cu-EDTA分离出来,得到一种基于Cu-EDTA而生成的表面带正电荷的超分子层状材料。DA通过静电吸引相互作用与Cu-EDTA结合一起,进一步地通过DA碳链间的疏水相互作用自组装形成超分子层状材料,其中该材料的结构单元为Cu-EDTA@2DA。巧妙地将这种表面带正电荷的超分子层状材料作为一种吸附剂,利用其与阴离子染料间的静电吸引相互作用而吸附印染废水中的阴离子染料;而且由于该材料存在疏水区间,亦可通过疏水相互作用吸附油溶性染料。同时使用有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)可将吸附在超分子层状材料上的染料分子萃取下来,实现该材料的循环再利用。这是首次利用污染物(Cu-EDTA)并通过自组装的方式构建了具有优异性能的吸附材料,实现了 以废治废‖的环境治理政策,同时也为自组装技术的应用开辟了一个新的领域。(2)将聚乙烯亚胺(PEI)/十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系引入Cu-EDTA废水处理过程中,其中PEI作为 桥梁‖,不仅与SDS间产生强烈的静电吸引作用和疏水相互作用,也会与Cu2+进行配位作用,多种非共价相互作用力间的平衡和协同效应促使不溶于水的聚集体的生成,从而达到去除Cu-EDTA的目的。在PEI/SDS复配体系中,由于PEI的存在而致Cu-EDTA的去除效率与溶液pH值密切相关,仅在溶液pH值为9~10范围内,Cu-EDTA的去除效率达到最高。其中溶液pH值的变化不仅影响PEI与Cu2+间的配位作用,也会影响PEI与SDS间的静电吸引相互作用。另外,当复配体系中存在高浓度电解质(NaCl)时,虽然能够屏蔽了PEI与SDS间强烈的静电吸引相互作用,但此时PEI的疏水链段(乙烯基)和SDS的疏水碳链之间的疏水相互作用为主要驱动力致使不溶于水的聚集体的生成,从而导致Cu-EDTA从水中分离出来。这种利用高分子/表面活性剂复配体系去除金属离子的絮凝过程,在处理含有表面活性剂的重金属离子废水中的处理过程具有重大的应用潜力。
【关键词】：Cu-EDTA 自组装 层状材料 聚乙烯亚胺(PEI) 十二烷基硫酸钠(SDS)
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X781.1;TQ424
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-22
• 1.1 分子组装8-11
• 1.1.1 分子组装8
• 1.1.2 非共价相互作用力8-11
• 1.2 非共价相互作用在工业废水处理过程中的广泛应用11-18
• 1.2.1 非共价相互作用诱导的分子自组装材料12-15
• 1.2.1.1 吸附剂12-13
• 1.2.1.2 光催化剂13-14
• 1.2.1.3 膜材料14-15
• 1.2.2 非共价相互作用诱导的吸附过程15-16
• 1.2.3 非共价相互作用诱导的絮凝过程16-18
• 1.3 含CU-EDTA废水概况18-20
• 1.3.1 Cu-EDTA结构特点及危害18-19
• 1.3.2 含有Cu-EDTA废水的处理方法19-20
• 1.4 工作内容20-22
• 1.4.1 本课题研究意义20-21
• 1.4.2 本文工作21-22
• 第二章 十二胺辅助的Cu-EDTA层状材料的构筑及其对染料吸附研究22-39
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-26
• 2.2.1 仪器与试剂23
• 2.2.2 样品制备23-24
• 2.2.3 表征方法24-25
• 2.2.4 吸附实验25-26
• 2.3 结果与讨论26-38
• 2.3.1 超分子层状材料的制备26
• 2.3.2 超分子层状材料的表征26-33
• 2.3.2.1 FT-IR定性分析组分组成26-27
• 2.3.2.2 EA和XPS表征复合物中Cu-EDTA/DA结合比27-28
• 2.3.2.3 XRD分析复合物分子排列情况28-30
• 2.3.2.4 Cu-EDTA@2DA构筑的超分子层状材料的形成机制30-33
• 2.3.4 染料吸附实验33-38
• 2.3.4.1 阴离子染料吸附测试33-36
• 2.3.4.2 油溶性染料吸附测试36-37
• 2.3.4.3 循环利用测试37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 聚乙烯亚胺和十二烷基硫酸钠辅助的Cu-EDTA组装过程及其在实际工业废水中的研究39-52
• 3.1 前言39-40
• 3.2 实验部分40-42
• 3.2.1 仪器与试剂40-41
• 3.2.2 溶液配制41
• 3.2.3 表征方法及计算公式41-42
• 3.3 结果与讨论42-51
• 3.3.1 PEI/Cu-EDTA/SDS最优比例的确定42-45
• 3.3.2 FT-IR表征沉淀复合物组分组成45-46
• 3.3.3 pH值对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响46-47
• 3.3.4 电解质（NaCl）对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响47-48
• 3.3.5 表面活性剂种类对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响48-49
• 3.3.6 PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA的作用机理49-50
• 3.3.7 PEI/SDS复配体系在实际工业废水处理中的应用50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 结论52-54
• 参考文献54-60
• 硕士在读期间发表论文情况60-61
• 致谢61-63

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