氧化石墨烯、聚吡咯和多壁碳纳米管的修饰及对重金属、放射性核素的吸附

发布时间：2017-09-16 22:59

  本文关键词：氧化石墨烯、聚吡咯和多壁碳纳米管的修饰及对重金属、放射性核素的吸附

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【摘要】：本论文采用等离子体法及氧化聚合反应合成了聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(PAM/GO)、聚吡咯/磷酸氢钛(PPy/Ti(HPO_4)_2)和2-乙烯基吡啶/多壁碳纳米管(MWCNT-g-VP)复合材料,并分别研究了它们对放射性核素锶(Sr(Ⅱ))、重金属离子铬(Cr(Ⅵ))及铅(Pb(Ⅱ))的吸附作用和机理。本论文共分四章。第一章,总体介绍了重金属离子和放射性核素污染现状、其危害及常见的处理方法、影响吸附的主要因素及本论文的选题依据和主要研究内容。第二章,用等离子体放电法成功合成了聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(PAM/GO)复合材料,并应用于吸附水中的Sr(Ⅱ)。并通过批次实验考察了溶液中的pH值、离子强度及温度等对吸附过程的影响。此外通过实验发现,吸附动力学符合假二级模型。热力学数据表明Sr(Ⅱ)在PAM/GO上的吸附是一个自发的、吸热的过程,且符合Langmuir模型。表明所合成的PAM/GO复合材料对于废水中Sr(Ⅱ)的去除有很好的应用前景。第三章,通过氧化聚合反应成功地合成了PPy/Ti(HPO_4)_2有机-无机复合物,并用来吸附Cr(Ⅵ)效果显著。通过批试验,发现吸附受pH和离子强度的影响,低的pH和离子强度对吸附有利。吸附动力学符合假二级模型且Langmuir模型与Freundlich模型相比更适合本次的实验数据,表明Cr(Ⅵ)在PPy/Ti(HPO_4)_2上为单层吸附。热力学数据表明吸附是一个吸热的且自发的过程。制得的PPy/Ti(HPO_4)_2有望成为一种去除废水中Cr(Ⅵ)的理想材料。第四章,通过等离子体方将2-乙基吡啶嫁接到到多壁碳纳米管上。根据X射线及光电子能谱分析,2-乙基吡啶分子嫁接到MWCNTs表面后,羟基和羧基发生了重排。MWCNT-g-VP表面的2-乙基吡啶分子可以阻止MWCNT-g-VP发生聚集且可以提供更多官能团,因而大大提供了吸附Pb(Ⅱ)的能力。MWCNT-g-VP吸附Pb(Ⅱ)的能力受pH影响说明吸附机理主要为内部表面络合。MWCNT-g-VP表面的吡啶基团对于固定溶液中的Pb(Ⅱ)有重要作用。MWCNT-g-VP的有望成为吸附废水中重金属离子的合适材料。综合以上几个方面的内容,对比不同的材料对不同金属离子的吸附性能,分析了吸附机理,为重金属离子和放射性核素进行危害评估以及有效治理提供了有关的理论基础和数据支持。
【关键词】：重金属离子 放射性核素 复合材料 吸附机理
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3;X591
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 重金属和放射性核素污染现状及其危害10-11
• 1.1.1 重金属和放射性核素污染现状10-11
• 1.1.2 重金属和放射性核素的危害11
• 1.2 重金属和放射性核素污染常见的治理方法11-12
• 1.3 影响吸附的主要因素12-13
• 1.3.1 吸附剂自身的性质12-13
• 1.3.2 外界的环境条件13
• 1.4 本论文的选题依据和主要研究内容13-16
• 2 聚丙烯酰胺修饰氧化石墨烯吸附锶16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 实验部分16-19
• 2.2.1 试剂16-17
• 2.2.2 仪器和设备17
• 2.2.3 聚丙烯酰胺氧化石墨烯的制备17-18
• 2.2.3.1 氧化石墨烯的制备17
• 2.2.3.2 聚丙烯酰胺氧化石墨烯的制备17-18
• 2.2.4 样品的表征18
• 2.2.5 吸附实验18-19
• 2.3 结果与讨论19-31
• 2.3.1 材料表征19-23
• 2.3.2 吸附时间的影响23-25
• 2.3.3 pH和离子强度的影响25-26
• 2.3.4 吸附热力学26-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 氧化聚合反应制备聚吡咯/磷酸氢钛有机-无机复合材料去除水中的铬32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-35
• 3.2.1 试剂32-33
• 3.2.2 仪器和设备33
• 3.2.3 聚吡咯及聚吡咯/磷酸氢钛复合材料的制备33-34
• 3.2.4 样品的表征34
• 3.2.5 吸附实验34-35
• 3.3 结果与讨论35-45
• 3.3.1 材料表征35-37
• 3.3.2 吸附动力学37-39
• 3.3.3 pH和离子强度的影响39-41
• 3.3.4 吸附等温线41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 2-乙烯基吡啶修饰多壁碳纳米管去除水中的铅46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 实验部分46-48
• 4.2.1 实验试剂46-47
• 4.2.2 复合材料的制备47
• 4.2.3 样品表征47
• 4.2.4 吸附实验47-48
• 4.3 结果和讨论48-56
• 4.3.1 材料表征48-51
• 4.3.2 pH影响51-52
• 4.3.3 离子强度影响52-53
• 4.3.4 吸附热力学53-56
• 4.4 小结56-58
• 5 总结58-60
• 参考文献60-72
• 致谢72-74
• 作者简介74-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-78

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本文编号：865753