磁性材料和碳材料对水中银纳米的富集分离研究

发布时间：2017-06-25 07:04

  本文关键词：磁性材料和碳材料对水中银纳米的富集分离研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米技术是一门新兴的技术,主要被应用于环境、催化、医学、生物学、化学等行业,其中金属纳米颗粒由于其抗菌性被应用于医学和工业消毒方面。但是,金属纳米颗粒的毒性对人体健康和环境的影响是不可忽视的,研究怎样去除水溶液中的纳米颗粒已经成为当下的热点之一。本文研究了聚乙烯亚胺(PEI)修饰的磁性二氧化硅纳米颗粒(PEI-Fe_3O_4@SiO_2),CS@SBA-15,聚乙烯亚胺功能化的四氧化三铁纳米粒子(PEI-Fe_3O_4)对水溶液中银纳米微粒(Ag NPs)的去除效果。1.本文先合成磁性二氧化硅,再通过静电作用成功合成聚乙烯亚胺修饰的磁性二氧化硅(PEI-Fe_3O_4@SiO_2)。通过TEM、FT-IR、XRD和TG等表征证明了磁性二氧化硅成功合成以及成功修饰了PEI,并将材料用于去除水中的citrate-Ag NPs。结果表明,在pH=6.0时吸附量最佳,吸附过程在18 h时就达到了吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich等温模型。而随着NaNO3和KNO3浓度的增加,其材料PEI-Fe_3O_4@SiO_2对citrate-Ag NPs的吸附量也稍微的增加,但是加入不同浓度的腐殖酸(HA)反而降低了吸附剂对柠檬酸银纳米的吸附量。以上研究表明PEI-Fe_3O_4@SiO_2材料对银纳米有很好的去除效果。2.合成了CS@SBA-15纳米复合物,通过FT-IR、SEM、XRD、TG和zeta电位等对材料进行了表征,并将其应用于去除阿拉伯胶银纳米(GA-Ag NPs)。实验中,研究了pH值、盐浓度、腐殖酸浓度、吸附动力学和吸附等温线对吸附过程的影响。实验结果表明,由于自然环境的水样pH值接近7,而pH=9.0和10.0时其吸附量最大,因此选择这三个pH值做一系列实验。在pH=7.0,9.0和10.0时,吸附动力学都符合准二级动力学方程,而在pH=7.0和10.0时,其吸附等温线数据更加符合Langmuir等温模型,其最大吸附量分别为38.88 mg/g和80.00mg/g。但是,在pH=9.0时,吸附等温线却更符合Freundlich等温模型。而去除原理主要是由于材料CS@SBA-15较大的比表面积和孔容,其GA-Ag NPs能够更易进入。以上表明材料CS@SBA-15去除GA-Ag NPs上有巨大的潜力。3.利用共沉淀法合成四氧化三铁(Fe_3O_4),使用支链阳离子聚合物聚乙烯亚胺通过静电作用功能化在四氧化三铁上,合成材料PEI-Fe_3O_4,并将其用于去除水中的银纳米。实验过程中,优化PEI浓度发现当PEI的含量为0.6 wt.%时其吸附效果最好,因此选择0.6 wt.%的PEI-Fe_3O_4来做接下来的实验。结果表明,在pH=6.0时其吸附效果最好,28 h能达到了吸附平衡,而材料PEI-Fe_3O_4对citrate-Ag NPs吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温模型,而其最大吸附量为502.5 mg/g。并且由于材料具有较强磁性,能够在快速分离避免二次污染。因此,材料是一种绿色环保型的吸附剂,能够很好地利用去除水中的citrate-Ag NPs。
【关键词】：PEI-Fe3O4@SiO_2 银纳米微粒 去除 CS@SBA-15 PEI-Fe3O4
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3;TQ131.22
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 文献综述10-19
• 1.1 纳米微粒的概述10-14
• 1.1.1 纳米材料的简介10
• 1.1.2 纳米材料的特点与应用10-11
• 1.1.3 纳米材料的环境与健康危害11-12
• 1.1.4 金属纳米微粒—银纳米颗粒12-13
• 1.1.5 金属纳米微粒的去除方法13-14
• 1.2 富集分离材料14-17
• 1.2.1 富集分离法所用材料的分类14
• 1.2.2 磁性材料14-15
• 1.2.3 硅材料15-16
• 1.2.4 碳材料16-17
• 1.3 研究目标与内容17-19
• 1.3.1 研究目标17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 第二章 研究报告19-50
• 2.1 聚乙烯亚胺功能化的磁性二氧化硅对citrate-Ag NPs的富集分离19-32
• 2.1.1 引言19-20
• 2.1.2 实验部分20-21
• 2.1.3 结果与讨论21-31
• 2.1.4 小结31-32
• 2.2 碳球@SBA-15对水溶液中GA-Ag NPs的富集分离32-42
• 2.2.1 引言32-33
• 2.2.2 实验部分33-34
• 2.2.3 结果与讨论34-41
• 2.2.4 小结41-42
• 2.3 聚乙烯亚胺修饰的四氧化三铁对水中citrate-Ag NPs的富集分离42-50
• 2.3.1 引言42-43
• 2.3.2 实验部分43-44
• 2.3.3 结果与讨论44-49
• 2.3.4 小结49-50
• 参考文献50-65
• 在校期间发表论文65-66
• 致谢66

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本文编号：481159