新型铜和铀吸附材料的制备及其吸附性能的研究

发布时间：2017-05-31 00:07

  本文关键词：新型铜和铀吸附材料的制备及其吸附性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铜离子作为一种普遍应用于工业和生活中的重金属离子，它的过度排放对自然环境包括人类造成了严重的危害。放射性核素铀在作为一种清洁能源的同时，又潜藏着无限的危害。这种重金属铜离子和放射性核素铀的排放不仅造成了污染，而且是一种资源的浪费，因此，在处理铜离子污水和放射性核素污水的同时，还应该考虑资源的回收利用。处理污水的方法有很多种，其中吸附法可以同时满足这两个目的。葡萄糖水热合成的活性炭作为一种新型的吸附材料，具有绿色，无毒，不会对环境造成二次污染等的优点，因此有望成为一种高效的吸附材料。利用偶氮胂Ⅲ对铀的强络合作用，对其进行疏水处理，可以合成新型的铀吸附材料。 目的： 通过比较不同原材料配比合成的吸附材料对铜离子的吸附性能，筛选出最佳的吸附性能配比材料，用这种材料进行重金属离子及核素离子的吸附实验。采用静态吸附法研究了铜离子和铀酰离子在氨基改性活性炭上的吸附，，并确定了最佳的吸附pH；研究了铜离子印迹吸附材料对铜离子吸附的动力学；对吸附进行Langmuir吸附等温式进行拟合；比较印迹吸附剂与非印迹吸附剂对铜离子的选择性吸附性能；探索偶氮胂Ⅲ硅胶包覆材料对铀酰离子的吸附性能。 方法: 通过水热合成的方法合成氨基改性活性炭材料；通过硅胶包覆的方法合成偶氮胂III硅胶包覆材料；通过紫外可见光谱法，对金属离子Cu2+在不同离子印迹材料上的进行吸附分析；通过紫外可见光谱法和微量铀分析仪器对铀酰离子在改性活性炭上的吸附行为进行研究；利用扫描电镜和透射电镜研究氨基改性活性炭微球及偶氮胂III包硅吸附材料的结构和形态，FTIR检测分析氨基改性活性炭材料的官能团，XPS检测分析官能团中各键偶合情况，在最佳吸附条件下，对比各个合成的材料以及一些商业活性炭对铜离子和铀酰离子的吸附性能。 结果： 1.通过水热合成方法合成的铜离子印迹氨基改性吸附材料和钨离子印迹氨基改性吸附材料在扫描电镜下显示形状整齐，粒径分布不均一，其中铜离子印迹氨基改性吸附材料在透射电镜显示为由很多6-8nm的微小粒子组成的二次粒子；铜离子在这两种氨基改性活性炭上的吸附数据结果表明，对铜离子的吸附受pH的影响，在离子共存体系中对铜离子的选择性吸附远高于同等条件下合成的非印迹吸附材料。 2.通过氨基改性活性炭对铀酰离子的吸附性能研究，氨基改性活性炭对铀酰离子具有较强的吸附能力，在低浓度铀酰吸附实验中，对铀酰离子的吸附率在99%以上。 3.通过偶氮胂III硅胶包覆材料对铀酰离子吸附性能研究，pH对吸附的影响比较大，偶氮胂III硅胶包覆材料对铀酰离子具有较好的吸附能力。 结论： 1.在离子印迹材料对铜离子的吸附性能研究中，发现氨基功能团对铜离子有很强的络合能力，印迹材料对共存离子溶液中的铜离子具有非常高的选择性，其选择性大大高于非印迹材料。 2.氨基功能团可以与铀酰离子进行配位，对活性炭进行氨基改性，可以提高活性炭对铀酰离子的吸附能力。 3.对偶氮胂III进行硅胶包覆后，可以合成一种新型的铀酰离子吸附材料，这种吸附材料对铀酰离子有较好的吸附能力。
【关键词】：氨基改性活性炭 吸附 选择吸附 铜离子 铀酰离子
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X705;O647.3
【目录】：

• 前言4-7
• 中文摘要7-9
• Abstract9-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 铜离子污染的来源及处理方法15-18
• 1.1.1 铜离子污染主要来源15-16
• 1.1.2 铜离子污染的处理方法16-18
• 1.2 放射性核素铀污染的来源及处理方法18-20
• 1.2.1 放射性核素铀污染主要来源18-19
• 1.2.2 放射性核素铀的处理方法19-20
• 1.3 活性炭微球的特性20-21
• 1.4 离子印迹技术以及离子印迹聚合物的制备方法21-22
• 1.5 论文选题的意义及研究展望22-23
• 第2章 铜离子印迹氨基改性活性炭对铜离子的吸附性能研究23-41
• 2.1 材料23-24
• 2.1.1 主要试剂23
• 2.1.2 主要仪器23-24
• 2.2 实验方法24-27
• 2.2.1 铜离子印迹氨基改性活性炭的制备24
• 2.2.2 铜离子标准曲线的测定24
• 2.2.3 吸附性能研究24-26
• 2.2.4 样品表征26-27
• 2.3 结果与讨论27-40
• 2.3.1 铜离子标准曲线27-28
• 2.3.2 吸附材料的表征28-31
• 2.3.3 吸附材料的选择31-33
• 2.3.4 溶液 pH 对吸附性能的影响33-34
• 2.3.5 吸附动力学研究34-36
• 2.3.6 平衡浓度对吸附容量的影响36-37
• 2.3.7 铜离子印迹吸附剂对铜离子的选择性吸附性能37-40
• 2.4 结论40-41
• 第3章 钨印迹氨基改性活性炭对铜离子的吸附性能研究41-49
• 3.1 材料41-42
• 3.1.1 主要试剂41
• 3.1.2 主要仪器41-42
• 3.2 实验方法42-43
• 3.2.1 钨离子印迹氨基改性活性炭的制备42
• 3.2.2 样品表征42
• 3.2.3 吸附性能研究42-43
• 3.3 结果和讨论43-48
• 3.3.1 样品表征43-45
• 3.3.2 溶液 pH 对吸附性能的影响45
• 3.3.3 平衡浓度对吸附的影响45-47
• 3.3.4 钨印迹吸附剂对铜离子的选择吸附性能47-48
• 3.4 结论48-49
• 第4章 氨基改性活性炭对铀的吸附性能研究49-60
• 4.1 材料49
• 4.1.1 主要试剂49
• 4.1.2 主要仪器49
• 4.2 实验方法49-51
• 4.2.1 氨基改性活性炭的制备49-50
• 4.2.2 样品表征50
• 4.2.3 吸附性能研究50-51
• 4.3 结果和讨论51-59
• 4.3.1 样品表征51-52
• 4.3.2 溶液 pH 对铀酰离子吸附性能的影响52-53
• 4.3.3 吸附动力学研究53-56
• 4.3.4 平衡浓度对吸附的影响56-57
• 4.3.5 微量铀酰离子吸附研究57-58
• 4.3.6 氨基改性吸附材料与其他材料对铀酰离子的吸附对比58-59
• 4.4 结论59-60
• 第5章 硅胶包覆偶氮胂Ⅲ材料对铀酰离子的吸附性能研究60-67
• 5.1 材料60
• 5.1.1 主要试剂60
• 5.1.2 主要仪器60
• 5.2 实验方法60-62
• 5.2.1 偶氮胂Ⅲ包硅吸附材料制备60-61
• 5.2.2 样品表征61
• 5.2.3 铀标准曲线的测定61
• 5.2.4 吸附性能研究61-62
• 5.3 结果和讨论62-66
• 5.3.1 样品表征62-63
• 5.3.1.1 SEM 测定分析62
• 5.3.1.2 TEM 测定分析62-63
• 5.3.2 铀离子的标准曲线63-64
• 5.3.3 pH 对吸附的影响64-65
• 5.3.4 平衡浓度对吸附的影响65-66
• 5.4 结论66-67
• 第6章 全文结论67-68
• 参考文献68-75
• 攻读学位期间所取得的科研成果75-76
• 导师及作者简介76-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：408206