BCN纳米纤维的制备及其吸附性能的研究
发布时间：2021-03-24 09:07
硼碳氮（BCN）是一种新型的无机合成材料,具有与氮化硼（BN）相似的立方和六方结构。其中六方BCN的性质介于石墨和六方BN之间,可通过结构和化学成分的控制有效地调节带隙的宽度和相应的理化性能,被广泛地应用于电子器件、催化剂以及超级电容器的储能材料。近年来,各类水质污染问题日益恶化,严重威胁到生态安全和人类的生命健康。利用化学和物理方法有效地去除水中的污染物成为近年来研究的热点。在现有的各种去污技术中,吸附技术因简单、经济、高效而被广泛应用。开发稳定、高效、经济的吸附剂,是发展和改善吸附技术的关键。理想的吸附剂应具备高的比表面积、良好的化学稳定性、快速吸附和易于制备、再生的能力。与传统的吸附材料相比,BCN材料具有原料易得、制备简单、结构稳定等优势,且可调的电子结构为污染物吸附后的进一步降解提供了可能,是一种极有应用潜力的吸附剂。然而传统方法制备得到的BCN材料多为块状、片状或粉状,比表面积低、不易操作和回收,制约了其在吸附领域的应用。本论文结合静电纺丝和先驱体转化技术制备了具有大比表面积、丰富的吸附活性位点的BCN纳米纤维,系统研究了制备工艺、物质结构和材料性能之间的关系,实现了BCN...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨、氮化硼、硼碳氮原子结构及其导电特性
湘潭大学2020届硕士学位论文5理主要包括好氧处理，厌氧处理和两者的结合[50]。生物处理的主要缺点是染料的低效生物分解，操作的低灵活性和大面积的占用，导致难以连续地从废水中除去染料。通常，处理染料废水常用的三种方法：物理法、化学法和生物法。1.4.1物理法物理法主要有吸附法、膜过滤法、磁分离法和萃取法等。1、吸附法：吸附是指离子和分子在固体材料表面的物理粘附或结合。该法因其操作简单和成本效益低而被广泛应用于实际生活中。Tian等[51]制备了多孔分级的MgO材料吸附刚果红染料，并通过X射线粉末衍射，电子显微镜，傅里叶变换红外和N2吸附-脱附研究了合成的先驱体和产物的微观结构。结果表明，MgO样品具有超强的吸附性能，刚果红的最大吸附量为2409mg/g;从刚果红在多孔分级MgO上的吸附过程，发现其过程符合准二级速率方程和Langmuir吸附模型。Yang等[52]采用带负电荷层的酸处理坡缕石（PAL-O）作为吸附剂，用于去除各种类型的离子染料，包括阳离子[结晶紫（CV），浅黄（7GL）和MB]和阴离子[MO和酸性绿25（AG25）]。研究表明，由于静电作用，PAL-O在三种阳离子染料的吸附中均表示出良好的吸附性能。对于两种阴离子染料，PAL-O对MO也表现出良好的吸附效果，但对AG25几乎没有影响。Puri等[53]用一种简单的化学方法制备了氧化石墨烯嵌入蒙脱土纳米复合材料，并用于吸附污染水中的结晶紫染料（CV）（图1.2）。使用傅里叶变换红外光谱，拉曼光谱，透射电子显微镜，扫描电子显微镜，zeta电位，X射线衍射，比表面积和孔体积测量对纳米复合材料进行了结构表征。对间歇吸附法测得的等温数据进行了拟合，实验结果表明，该数据能较好地描述Langmuir等温线模型且具有很高的吸附容量746.27mg/g。图1.2吸附结晶紫染料的机理图
湘潭大学2020届硕士学位论文7结果表明：AYR染料的光催化降解符合准一级反应，就降解性能而言，FeNPs的作用可以推广到处理废水中的各种有机染料中。图1.3吸附茜素黄染料的流程图1.4.3生物法生物法主要包括厌氧处理法、有氧处理法、生物絮凝法等。Shoukat等[59]分了两个阶段研究了厌氧-好氧混合生物处理技术在实际纺织废水处理中的应用，第一阶段对合成纺织废水进行了实验室优化，第二阶段对实际纺织废水进行了处理。本研究收集了来自纺织厂的工业排放，并对其进行实验室混合处理，共进行了242天。该工艺所使用的活性污泥是由MBR装置生产的，经厌氧处理后可用于纺织废水的处理。结果表明，该混合厌氧-好氧系统对染料去除率分别为99.5%、99.3%和78.4%。采用混合厌氧-好氧系统处理实际纺织废水的最佳HRT为54h，COD去除率最高。Changotra等[60]重点研究了低浓度（LSW）、高有机强度（HSW）制药废水的处理。采用混凝处理、生物处理和伽玛辐照三种方法，对实际制药废水进行有效的处理，确定了最合适的处理顺序。为了比较工艺性能，将γ-辐射用作生物处理的预处理和后处理阶段。为了使用γ辐射处理提高去除效率，使用氧化剂如H2O2和过硫酸根离子并针对LSW和HSW进行了优化。结果表明，H2O2的使用提高了COD和TOC的去除率。以上所有方法在成本、设计和染料分离效率等方面都有各自的局限性，但与其它方法相比，吸附法是最合适的方法。表1.1总结了这些方法的优缺点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子化交联壳聚糖对氨基黑10B的吸附[J]. 刘倩,杨炳超,霍杰,黄瑞华. 材料科学与工程学报. 2012(06)
硕士论文
[1]多孔氮化硼及碳纤维表面抗氧化涂层的制备与性能研究[D]. 付善龙.山东大学 2019
本文编号：3097458
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨、氮化硼、硼碳氮原子结构及其导电特性
湘潭大学2020届硕士学位论文5理主要包括好氧处理，厌氧处理和两者的结合[50]。生物处理的主要缺点是染料的低效生物分解，操作的低灵活性和大面积的占用，导致难以连续地从废水中除去染料。通常，处理染料废水常用的三种方法：物理法、化学法和生物法。1.4.1物理法物理法主要有吸附法、膜过滤法、磁分离法和萃取法等。1、吸附法：吸附是指离子和分子在固体材料表面的物理粘附或结合。该法因其操作简单和成本效益低而被广泛应用于实际生活中。Tian等[51]制备了多孔分级的MgO材料吸附刚果红染料，并通过X射线粉末衍射，电子显微镜，傅里叶变换红外和N2吸附-脱附研究了合成的先驱体和产物的微观结构。结果表明，MgO样品具有超强的吸附性能，刚果红的最大吸附量为2409mg/g;从刚果红在多孔分级MgO上的吸附过程，发现其过程符合准二级速率方程和Langmuir吸附模型。Yang等[52]采用带负电荷层的酸处理坡缕石（PAL-O）作为吸附剂，用于去除各种类型的离子染料，包括阳离子[结晶紫（CV），浅黄（7GL）和MB]和阴离子[MO和酸性绿25（AG25）]。研究表明，由于静电作用，PAL-O在三种阳离子染料的吸附中均表示出良好的吸附性能。对于两种阴离子染料，PAL-O对MO也表现出良好的吸附效果，但对AG25几乎没有影响。Puri等[53]用一种简单的化学方法制备了氧化石墨烯嵌入蒙脱土纳米复合材料，并用于吸附污染水中的结晶紫染料（CV）（图1.2）。使用傅里叶变换红外光谱，拉曼光谱，透射电子显微镜，扫描电子显微镜，zeta电位，X射线衍射，比表面积和孔体积测量对纳米复合材料进行了结构表征。对间歇吸附法测得的等温数据进行了拟合，实验结果表明，该数据能较好地描述Langmuir等温线模型且具有很高的吸附容量746.27mg/g。图1.2吸附结晶紫染料的机理图
湘潭大学2020届硕士学位论文7结果表明：AYR染料的光催化降解符合准一级反应，就降解性能而言，FeNPs的作用可以推广到处理废水中的各种有机染料中。图1.3吸附茜素黄染料的流程图1.4.3生物法生物法主要包括厌氧处理法、有氧处理法、生物絮凝法等。Shoukat等[59]分了两个阶段研究了厌氧-好氧混合生物处理技术在实际纺织废水处理中的应用，第一阶段对合成纺织废水进行了实验室优化，第二阶段对实际纺织废水进行了处理。本研究收集了来自纺织厂的工业排放，并对其进行实验室混合处理，共进行了242天。该工艺所使用的活性污泥是由MBR装置生产的，经厌氧处理后可用于纺织废水的处理。结果表明，该混合厌氧-好氧系统对染料去除率分别为99.5%、99.3%和78.4%。采用混合厌氧-好氧系统处理实际纺织废水的最佳HRT为54h，COD去除率最高。Changotra等[60]重点研究了低浓度（LSW）、高有机强度（HSW）制药废水的处理。采用混凝处理、生物处理和伽玛辐照三种方法，对实际制药废水进行有效的处理，确定了最合适的处理顺序。为了比较工艺性能，将γ-辐射用作生物处理的预处理和后处理阶段。为了使用γ辐射处理提高去除效率，使用氧化剂如H2O2和过硫酸根离子并针对LSW和HSW进行了优化。结果表明，H2O2的使用提高了COD和TOC的去除率。以上所有方法在成本、设计和染料分离效率等方面都有各自的局限性，但与其它方法相比，吸附法是最合适的方法。表1.1总结了这些方法的优缺点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子化交联壳聚糖对氨基黑10B的吸附[J]. 刘倩,杨炳超,霍杰,黄瑞华. 材料科学与工程学报. 2012(06)
硕士论文
[1]多孔氮化硼及碳纤维表面抗氧化涂层的制备与性能研究[D]. 付善龙.山东大学 2019
本文编号：3097458
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