多孔有机吸附剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究

发布时间：2017-10-07 19:04

  本文关键词：多孔有机吸附剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究

  更多相关文章： 纳米多孔吸附剂 Pb~(2+) Cd~(2+) Hg~(2+) 吸附 动力学 吸附等温线

【摘要】：水体重金属污染目前已成为危害最大的水污染问题之一,电镀、造纸、采矿等行业工业污水的肆意排放,农业化肥农药的不合理使用及生活污水是造成水体重金属污染的主要原因。由于存在生物富集效应,重金属离子可以通过食物链进入人体并富集,从而损害人体器官和组织,严重威胁着人们的生命健康安全。如何开发绿色,经济,高效的方法治理水体重金属污染是诸多研究者所关注的焦点。近年来,诸如化学沉淀法、膜分离技术、离子交换法、电化学法、生物质法、絮凝法和吸附法等被陆续报道并用于水体重金属污染的治理。上述方法对重金属离子的去除都有一定的功效,但各自也存在诸多弊端,如成本太高,容易造成二次污染,制备方法和过程比较复杂,选择性差等。而吸附法由于材料来源广泛,工艺简单,去除效率高、速度快和循环使用性好等优势而受到广泛关注。本论文通过将工业上常用的一种均相吸附剂三聚硫氰酸三钠盐(TMT15)转变为固相吸附材料,成功制备了纳米多孔聚有机二硫化物PTCY和PTMT新型吸附剂。不仅保留了TMT15吸附容量大、吸附效率高、速度快、对环境友好且无二次污染等优点,还避免了TMT15作为均相吸附剂而难以重复利用的不足。本文采用氮气吸附、红外光谱、拉曼光谱、固体核磁等表征方法,确定了两种吸附材料的结构,证明了介孔的存在,着重考察了PTCY对Pb2+和Cd2+,PTMT对Pb2+和Hg2+的吸附性能。通过比较发现,引入巯基后的PTMT不仅对金属离子的选择性吸附性能优异,且吸附容量也大大增加。特别是对Pb2+和Hg2+,其吸附容量可达375.9和735.3 mg/g,高于许多已报道的吸附材料。动力学和吸附等温线实验则表明,吸附过程符合准二级动力学过程和Langmuir单层吸附模型。此外,PTMT循环四次后仍能保持很高的吸附效率。上述各项结果表明通过三聚硫氰酸三钠盐和三聚硫氯酸单钠盐在水溶液中发生简单的反应所制备的PTMT固相吸附材料对重金属离子的吸附性能优异,且制备过程简单,循环性能好,在重金属污水处理工业中有很广阔的市场应用前景。不仅扩展了三聚硫氰酸类衍生物在水处理工业中的应用范围,也为新型吸附材料的设计和制备提供了新思路。
【关键词】：纳米多孔吸附剂 Pb~(2+) Cd~(2+) Hg~(2+) 吸附 动力学 吸附等温线
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-42
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 水体中常见的重金属离子及其危害11-15
• 1.2.1 水体中重金属污染的现状12
• 1.2.2 水体中重金属污染的来源12-13
• 1.2.3 水体中重金属污染的危害13-15
• 1.3 水体中重金属污染的处理方法及研究现状15-23
• 1.3.1 化学沉淀法15-16
• 1.3.2 离子交换法16-17
• 1.3.3 吸附法17-19
• 1.3.4 膜过滤法19-21
• 1.3.5 凝聚和絮凝法21-22
• 1.3.6 浮选法22
• 1.3.7 电化学法22-23
• 1.4 各种重金属离子处理方法的比较23-24
• 1.5 三聚硫氰酸的应用现状及研究进展24-30
• 1.5.1 三聚硫氰酸(TCY)简介24-25
• 1.5.2 三聚硫氰酸衍生物的应用及研究进展25-30
• 1.6 论文研究目的及思路30-32
• 1.6.1 论文研究目的及意义30-31
• 1.6.2 研究内容31-32
• 参考文献32-42
• 第二章 实验仪器和试剂42-44
• 2.1 本论文选用的表征方法与测试方法42-43
• 2.2 本论文使用的试剂43-44
• 第三章 三聚硫氰酸类吸附剂PTCY的制备及其对水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能研究44-62
• 3.1 引言44-45
• 3.2 实验部分45-48
• 3.2.1 吸附剂PTCY的制备45-46
• 3.2.2 PTCY对水溶液中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附实验46-48
• 3.3 吸附剂PTCY的表征48-51
• 3.4 吸附剂PTCY对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附结果与讨论51-56
• 3.4.1 溶液pH值对吸附的影响51-52
• 3.4.2 接触时间对吸附的影响及对吸附动力学实验的研究52-54
• 3.4.3 金属离子的初始浓度对吸附的影响及对吸附等温线的研究54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 3.6 展望57-58
• 参考文献58-62
• 第四章 多孔有机吸附剂PTMT的制备及其对水中Pb~(2+)和Hg~(2+)的吸附性能研究62-85
• 4.1 引言62-63
• 4.2 实验部分63-65
• 4.2.1 吸附剂PTMT的制备63-64
• 4.2.2 PTMT对水溶液中Pb~(2+)和Hg~(2+)的吸附实验64-65
• 4.3 吸附剂PTMT的表征65-69
• 4.4 吸附剂PTMT对Pb~(2+)和Hg~(2+)的吸附结果与讨论69-79
• 4.4.1 不同吸附剂对Pb~(2+)和Hg~(2+)的吸附容量对比69-70
• 4.4.2 不同因素对吸附的影响70-72
• 4.4.3 PTMT对重金属离子的选择性吸附72-73
• 4.4.4 吸附动力学73-75
• 4.4.5 吸附等温线75-78
• 4.4.6 PTMT吸附剂的重复使用性能78-79
• 4.5 本章小结79-80
• 4.6 展望80-81
• 参考文献81-85
• 第五章 总结与展望85-88
• 5.1 总结85-86
• 5.2 展望86-88
• 作者简历88-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89

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