MOF-5基多孔碳吸附典型环境污染物的研究

发布时间：2017-12-07 08:19

  本文关键词：MOF-5基多孔碳吸附典型环境污染物的研究

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【摘要】：多孔碳材料由于具有高的比表面积以及良好的电化学性能,已经在气体储存、催化剂载体等领域得到越来越广泛的关注。传统方法制备得到的多孔碳往往孔结构无序而且不可控,因而限制了其应用。因此,制备出性能更加优越的多孔碳材料能够加速多孔碳的应用进程。有研究表明,以金属有机骨架(MOFs)为模板／前驱体碳化制备得到的多孔碳——MOF-基多孔碳不但孔结构规则而且具有更高的比表面积,显示了其在吸附领域巨大的应用潜力,而以MOF-基多孔碳作为吸附剂吸附去除水中的有机污染物却未见报道。本论文将金属有机骨架MOF-5 (Zn4O(BDC)3)为前驱体碳化制得的MOF-5基多孔碳(NPC)作为吸附剂应用于典型环境污染物的吸附去除工作,并以磺胺甲恶唑(SMX)、双酚A (BPA)和甲基橙(MO)为吸附质,考察NPC对有机污染物的吸附效果,探讨溶液性质对污染物吸附效果的影响。预期为日后NPC作为吸附剂应用于水处理领域提供实验依据和理论基础。围绕以上研究内容和目标开展了以下几个方面的工作：(1)以MOF-5为前驱体,采用直接碳化的方法制备NPC,并对其物理化学性能进行表征。在1000℃,保温8h的条件下,制备得到NPC的比表面积接近2000 m2/g,孔体积超过2 cm3/g。(2)考察NPC对SMX、BPA以及MO的吸附效果,并在相同条件下与单壁碳纳米管(SWNT)以及粉末活性炭(PAC)进行对比。研究表明,NPC对上述三种污染物的吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,且初始吸附速率按如下顺序排列：MOSMXBPA。NPC对三种污染物的吸附容量均明显高于SWNT及PAC,也高于已报道的其他吸附剂的吸附量。吸附效果受孔填充效应、化合物的疏水性、溶液pH以及化合物pKa值等因素的影响。本论文采用NPC作为吸附剂,实现了典型环境污染物的有效去除,为NPC应用于污染物吸附领域提供了理论依据,促进了NPC在水污染控制领域的应用和发展。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X505;O647.3

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本文编号：1261742