改性碳纤维强化Cu 2+ 吸附及理论模拟研究

发布时间：2021-05-24 19:14

　　随着铜在工业过程中的广泛使用,大量含铜废水的直接排放对环境造成的破坏也日益加剧。工业上常用吸附法对含铜废水进行处理,但现有吸附材料的再生手段操作复杂、成本高昂并且极易对环境造成二次污染。因此,寻找既能高效处理含铜废水又能避免再生污染的吸附材料,成为研究者关注的重点。本文以碳纤维为吸附材料,对其吸附铜离子的性能做了一系列研究,并利用分子模拟探究了影响该材料水热再生性能的因素,为碳纤维在污水处理中的应用提供了有力支持。本文首先采用自制的吸附装置,考察了含铜废水中铜离子浓度、p H值和碳纤维用量对碳纤维处理含铜废水能力的影响。结果表明,当含铜废水中铜离子浓度为30 mg/L、p H=5时,碳纤维的水处理能力和对铜离子的吸附量分别为178.34L/m²和5.15 mg/g;当碳纤维用量为0.5 g/100 m L溶液时,对铜离子的处理效果最佳。为提升碳纤维对铜离子的处理能力,本文对碳纤维进行氧化处理,处理后碳纤维最大吸附量为16.3 mg/g,但其水热再生性能较差。为探究影响碳纤维水热再生的因素,本文在Materials Studio软件平台构建了含有不同官能团（磺酸基、... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 含铜废水的处理概述
        1.1.1 含铜废水的产生
        1.1.2 含铜废水的危害
        1.1.3 含铜废水的处理方法
    1.2 碳纤维概述
        1.2.1 碳纤维的结构与性质
        1.2.2 碳纤维的改性
        1.2.3 碳纤维的应用
    1.3 吸附剂的再生方法
    1.4 论文的选题意义和研究方法
2.实验部分
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器和设备
    2.2 碳纤维水热再生影响因素的探究
        2.2.1 碳纤维模型的构建
        2.2.2 改性碳纤维模型构建
        2.2.3 含铜废水环境的构建
        2.2.4 铜离子在改性碳纤维表面的吸附模拟
        2.2.5 铜离子在改性碳纤维表面的脱附模拟
    2.3 碳纤维的氧化改性
        2.3.1 H_2O_2氧化改性碳纤维
        2.3.2 NaBH_4-I_2改性碳纤维表面含氧官能团比例的优化
    2.4 改性碳纤维材料的再生
    2.5 测试表征手段
        2.5.1 静态吸附测试
        2.5.2 原子吸收分光光度计
        2.5.3 碳纤维表面含氧官能团含量测定
        2.5.4 材料比表面积和孔结构
        2.5.5 扫描电子显微镜
        2.5.6 碳纤维改性前热重分析
3.结果与讨论
    3.1 氧化碳纤维的吸附及水热再生性能分析
        3.1.1 Cu~(2+)初始浓度对吸附能力的影响
        3.1.2 pH值对吸附能力的影响
        3.1.3 碳纤维的用量对吸附能力的影响
        3.1.4 氧化碳纤维对铜离子的吸附能力
        3.1.5 氧化改性后碳纤维的水热再生性能
        3.1.6 吸附动力学
    3.2 碳纤维水热再生影响因素的探究
        3.2.1 模型结构优化结果分析
        3.2.2 铜离子在不同官能团表面的吸附
        3.2.3 铜离子在不同官能团表面的脱附
    3.3 改性碳纤维结构形貌表征
        3.3.1 扫描电子显微镜表征
        3.3.2 改性前后热重分析
        3.3.3 比表面积及孔径结构表征
        3.3.4 含氧官能团含量
    3.4 NaBH_4-I_2处理后碳纤维的吸附及水热再生性能分析
        3.4.1 NaBH_4-I_2处理后碳纤维对铜离子的吸附性能测试
        3.4.2 NaBH_4-I_2处理后对碳纤维的水热再生的影响
4.结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]超级电容器用聚丙烯腈基活性碳纤维的直接活化制备及性能研究[D]. 高丽丽.吉林大学 2014

硕士论文
[1]超微孔炭的制备及其分离富集低浓度煤层气CH4的研究[D]. 张育华.贵州大学 2019
[2]活性炭纤维以及活性炭材料对甲醛吸附性能的研究[D]. 姚炜屹.华东理工大学 2019
[3]PEI改性膜吸附废水中的铜和钴及其电场再生[D]. 周子渊.大连理工大学 2018
[4]从废水处理铁渣中选择性提取钴和铜的工艺研究[D]. 陈小红.中南大学 2014
[5]刺激响应性聚合物/无机杂化材料的制备及其性能研究[D]. 于法祺.济南大学 2013
[6]PTA精制单元废水中Co（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）的回收[D]. 韩淑萃.福州大学 2010
[7]活性炭的高压脉冲放电再生性研究[D]. 岳宗豪.中国石油大学 2010
[8]活性炭纤维改性及其对铅离子的吸附研究[D]. 陈春.南京理工大学 2005



本文编号：3204716