离子液体插层水滑石复合材料的合成及其用于染料吸附的研究

发布时间：2017-07-25 20:03

  本文关键词：离子液体插层水滑石复合材料的合成及其用于染料吸附的研究

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【摘要】：目前,印染废水的污染是一项亟待解决的环境问题,其有着水量大、碱性强、有机物含量大等特点,属于难处理的工业废水之一,其中印染废水的脱色是其处理的重要环节,而吸附法为行之有效的处理方法之一。水滑石类化合物(LDHs)为阴离子型层状材料,层间具有可交换的阴离子,在化工、医药、材料和环境等领域具有潜在的研究和应用价值。本文采用共沉淀法合成了一系列醇胺类离子液体改性水滑石复合材料(ILs/LDHs)并进行表征,由XRD、FT-IR、TOC等结果发现乙醇胺乙酸离子液体(ILs(b))成功地插入到水滑石的层间,且有着最好的晶体结构,由SEM和BET结果可知,离子液体的插层使得水滑石的层板间距增加,比表面积增大,故而吸附性能有所提高。因此,本文选择乙醇胺乙酸离子液体/水滑石复合材料(ILs/LDHs(b))与纯水滑石对比,研究两者对水溶液中阴离子型染料活性橙5和酸性红27的吸附能力的差异。在对活性橙5的吸附实验中,研究和探讨了ILs/LDHs(b)和纯水滑石对活性橙5的吸附机理、染液初始pH值对吸附过程的影响、吸附剂用量对吸附的影响、ILs/LDHs(b)吸附前后SEM形貌特征和ILs/LDHs(b)的回收利用。结果发现,ILs/LDHs(b)对活性橙5的吸附能力(qmax=300.91 mg/g)远大于纯水滑石(qmax=53.83mg/g),且两种吸附剂的吸附速率曲线符合准二级动力学模型;吸附等温线符合Freundlich模型;吸附焓变值ΔHo为正,ΔGo值为负,体系中吸附过程都为吸热反应且自发进行;高染液初始pH值和高吸附剂用量均不利于吸附剂的对活性橙5的吸附,最终确定ILs/LDHs(b)吸附活性橙5的最佳pH=6.0;吸附剂用量最佳用量为0.5g/L。ILs/LDHs(b)对活性橙5的吸附过程主要为静电吸引力的作用;吸附活性橙5后的ILs/LDHs(b)孔隙结构模糊,绝大部分被染料分子所覆盖;ILs/LDHs(b)在三次循环利用中的解吸率分别为57.91%、46.67%、和37.34%,吸附活性橙5的可重复利用性能较好。在对酸性红27的吸附实验中,研究和探讨了ILs/LDHs(b)和纯水滑石对酸性红27的吸附机理、染液初始pH值对吸附过程的影响、吸附剂用量对吸附的影响和ILs/LDHs(b)的回收利用。结果发现,ILs/LDHs(b)对酸性红的吸附能力是纯水滑石的4.5倍,且两种吸附剂的吸附速率曲线符合准二级动力学模型;吸附等温线符合Sips模型;吸附焓变值ΔHo为正,ΔGo值为负,体系中吸附过程也都为吸热反应且自发进行;高染液初始pH值和高吸附剂用量均不利于吸附剂的对酸性红27的吸附,最终确定ILs/LDHs(b)吸附酸性红27的最佳pH=6.0;吸附剂用量最佳用量为0.5g/L。ILs/LDHs(b)对酸性红27的吸附脱附性能优良,可重复利用性能较好。综上所述,本文制备的ILs/LDHs(b)作为吸附材料对阴离子型染料有着高效的吸附性能,其可以作为一种潜在有效的吸附剂在染整工业的废水脱色处理中发挥作用。
【关键词】：乙醇胺乙酸离子液体 插层 水滑石 吸附 活性橙5 酸性橙27
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;O647.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 染料和印染废水11-15
• 1.1.1 印染废水的来源、组成和特点11-12
• 1.1.2 染料废水的处理方法12-15
• 1.2 吸附剂15-17
• 1.2.1 活性炭15-16
• 1.2.2 粘土矿物16
• 1.2.3 工业炉渣16
• 1.2.4 天然高分子材料16-17
• 1.3 水滑石17-21
• 1.3.1 水滑石简介17
• 1.3.2 水滑石的组成与结构特征17-18
• 1.3.3 水滑石的主要性质18-20
• 1.3.4 水滑石的制备及插层组装方法20-21
• 1.3.5 水滑石在环保领域中的应用及其改性方法21
• 1.4 离子液体21-23
• 1.4.1 离子液体简介21
• 1.4.2 离子液体的应用21-22
• 1.4.3 离子液体存在的问题22
• 1.4.4 离子液体的固载方法及应用22-23
• 1.5 本文研究的内容和意义23-24
• 2 醇胺类离子液体改性水滑石复合材料的合成与表征24-33
• 2.1 实验部分24-27
• 2.1.1 实验原料与仪器设备24-25
• 2.1.2 醇胺类离子液体的合成25-26
• 2.1.3 纯水滑石的合成26
• 2.1.4 醇胺类离子液体改性水滑石复合材料的合成26
• 2.1.5 醇胺类离子液体改性水滑石复合材料的表征26-27
• 2.2 结果与讨论27-32
• 2.2.1 XRD结果分析及讨论27-29
• 2.2.2 FT-IR结果分析及讨论29-30
• 2.2.3 TGA结果分析及讨论30-31
• 2.2.4 TOC结果分析及讨论31
• 2.2.5 SEM结果分析及讨论31-32
• 2.2.6 BET结果分析及讨论32
• 2.3 本章小结32-33
• 3 醇胺类离子液体改性水滑石复合材料对活性橙5的吸附研究33-51
• 3.1 实验部分33-38
• 3.1.1 实验原料与仪器33-34
• 3.1.2 吸附实验34-36
• 3.1.3 动力学和热力学拟合、计算和统计学分析36-38
• 3.1.4 吸附后样品的测试方法38
• 3.2 结果与讨论38-49
• 3.2.1 活性橙5标准工作曲线38-39
• 3.2.2 九种ILs/LDHs对活性橙5的吸附对比39
• 3.2.3 吸附动力学研究39-41
• 3.2.4 吸附等温线与吸附热力学研究41-45
• 3.2.5 染液初始pH值对吸附过程的影响45
• 3.2.6 吸附剂用量对吸附过程的影响45-46
• 3.2.7 ILs/LDHs(b)的回收利用46-47
• 3.2.8 吸附机理的研究47-48
• 3.2.9 ILs/LDHs(b)吸附前后表面形貌的变化48-49
• 3.3 本章小结49-51
• 4 乙醇胺乙酸离子液体插层水滑石复合材料对酸性红27的吸附研究51-62
• 4.1 实验部分51-52
• 4.1.1 实验原料与仪器51-52
• 4.1.2 吸附试验52
• 4.1.3 动力学和热力学拟合、计算和统计学分析52
• 4.2 结果与讨论52-60
• 4.2.1 酸性红27标准工作曲线52-53
• 4.2.2 吸附动力学研究53-55
• 4.2.3 吸附等温线与吸附热力学研究55-58
• 4.2.4 染液初始pH值对吸附过程的影响58
• 4.2.5 吸附剂用量对吸附过程的影响58-60
• 4.2.6 ILs/LDHs(b)的回收利用60
• 4.3 本章小结60-62
• 5 结论62-64
• 参考文献64-69
• 附录69-70
• 致谢70

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