聚合物改性硅胶复合材料对水体中镉离子的吸附研究
发布时间：2021-06-21 22:34
采矿、化工、冶金、石油炼制等工业废水的任意处理使得水体污染问题越发严重。其中,重金属污染因其不可自然降解性和生物富集性等特性引起人们的关注。目前废水处理技术难以满足日益增长的工业发展需求,这一严峻形势促使研究人员开发经济、高效、绿色的水处理方法。本文以工业层析硅胶为载体,利用多间隔紫外聚合法将聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠分别接枝至改性硅胶表面,用于去除水体中重金属镉。在此基础上,对该材料制备条件及配比量进行优化,考察环境对吸附容量的影响,在最佳条件下探讨吸附过程及其行为规律,并结合材料自身结构性质与吸附行为对吸附机理进行初步探索。最后简单评估材料成本,以此为实际工业中的生产与应用提供指导与对比指标,为材料的工业化建立基础。本文将聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠分别接枝至硅烷化层析硅胶上,使用多间隔紫外聚合法制备了聚合物改性硅胶吸附剂。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、比表面与孔径分析（BET）、X射线能谱分析（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）以及扫描电子显微镜（SEM）表征材料表面形貌和结构组成。通过原子吸收分光光度计（AAS）检测溶液中所含镉离子(Cd2+)的浓度,利用...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本论文的研究路线图
第三章聚丙烯酰胺改性硅胶吸附剂的吸附性能研究21图3-1PAAM-NH2-SiO2的合成示意图Fig.3-1SchematicillustrationofthepreparationprocedureforPAAM-NH2-SiO2composites3.2样品的表征3.2.1红外光谱分析图3-2为原始层析硅胶（SiO2）、氨基硅烷化硅胶（NH2-SiO2）以及聚丙烯酰胺改性硅胶复合材料（PAAM-NH2-SiO2）经过红外表征得到的光谱图。位于3437cm-1处存在较宽吸收带，此为硅醇基团特征峰，证实了该材料基底为硅胶。在1646cm-1处存在水分子的H-O-H弯曲振动特征峰，干燥后仍然存在于物料中。Si-O-Si的对称与非对称振动特征峰分别出现在1102cm-1和804cm-1处。通过图3-2中的b、c曲线可证实硅烷偶联剂KH-791已经成功接枝于硅胶材料上，因于2933cm-1处新出现了C-H的伸缩振动峰。在聚丙烯酰胺改性硅胶复合材料（图3-2（c））中，1451cm-1和1325cm-1处特征峰可归因为-NH2和C-N的强拉伸振动所致，证明聚丙烯酰胺已顺利接枝于氨基硅烷化硅胶上。
第三章聚丙烯酰胺改性硅胶吸附剂的吸附性能研究23表3-1SiO2、NH2-SiO2和PAAM-NH2-SiO2的比表面积和孔容参数Table3-1TexturalparametersoftheSiO2、NH2-SiO2andPAAM-NH2-SiO2calculatedfromtheN2adsorption-desorptionisotherms样品比表面积(m2/g)孔容(cm3/g)SiO2358.450.96NH2-SiO2283.090.71PAAM-NH2-SiO2250.310.583.2.3扫描电镜分析通过扫描电镜可直观的反映出材料形貌变化，图3-4展示了不同放大倍数下的SiO2和PAAM-NH2-SiO2两种材料。由于聚丙烯酰胺的接枝，在低倍数（图3-4（a）（c））下SiO2的表面相对光滑，而PAAM-NH2-SiO2的表面已明显变得粗糙。在高倍数（图3-4（d））下可看出在PAAM-NH2-SiO2的表面出现了大量的团聚体。这些形态的变化可证实，聚丙烯酰胺已顺利接枝于硅烷化硅胶表面。图3-4SiO2（a,b）和PAAM-NH2-SiO2（c,d）的不同倍数扫描电镜图Fig.3-4ScanningelectronmicroscopymorphologyofSiO2(a,b)andPAAM-NH2-SiO2(c,d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻重金属镉吸收和转运的分子遗传机制研究进展[J]. 丁仕林,刘朝雷,钱前,高振宇. 中国水稻科学. 2019(05)
[2]Environmental application of three-dimensional graphene materials as adsorbents for dyes and heavy metals: Review on ice-templating method and adsorption mechanisms[J]. Kar Chiew Lai,Lai Yee Lee,Billie Yan Zhang Hiew,Suchithra Thangalazhy-Gopakumar,Suyin Gan. Journal of Environmental Sciences. 2019(05)
[3]突发镉、铊环境污染事件及应急处置对贺江生态风险的影响[J]. 蓝郁,梁荣昌,赵学敏,马千里,许振成,苟婷,王丽,卓琼芳. 环境科学学报. 2017(09)
[4]化学沉淀法强化常规工艺应急去除水中的镉[J]. 谭浩强,何文杰,韩宏大,郑成志,马越,陈玉琢,卜建伟. 环境工程学报. 2013(03)
[5]水体重金属污染的生态效应与防治对策[J]. 刁维萍,倪吾钟,倪天华,杨肖娥. 广东微量元素科学. 2003(03)
[6]海藻吸附重金属离子的研究[J]. 常秀莲,王文华,冯咏梅. 海洋通报. 2003(02)
[7]新型碳材料的发展趋势[J]. 成会明. 材料导报. 1998(01)
本文编号：3241548
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本论文的研究路线图
第三章聚丙烯酰胺改性硅胶吸附剂的吸附性能研究21图3-1PAAM-NH2-SiO2的合成示意图Fig.3-1SchematicillustrationofthepreparationprocedureforPAAM-NH2-SiO2composites3.2样品的表征3.2.1红外光谱分析图3-2为原始层析硅胶（SiO2）、氨基硅烷化硅胶（NH2-SiO2）以及聚丙烯酰胺改性硅胶复合材料（PAAM-NH2-SiO2）经过红外表征得到的光谱图。位于3437cm-1处存在较宽吸收带，此为硅醇基团特征峰，证实了该材料基底为硅胶。在1646cm-1处存在水分子的H-O-H弯曲振动特征峰，干燥后仍然存在于物料中。Si-O-Si的对称与非对称振动特征峰分别出现在1102cm-1和804cm-1处。通过图3-2中的b、c曲线可证实硅烷偶联剂KH-791已经成功接枝于硅胶材料上，因于2933cm-1处新出现了C-H的伸缩振动峰。在聚丙烯酰胺改性硅胶复合材料（图3-2（c））中，1451cm-1和1325cm-1处特征峰可归因为-NH2和C-N的强拉伸振动所致，证明聚丙烯酰胺已顺利接枝于氨基硅烷化硅胶上。
第三章聚丙烯酰胺改性硅胶吸附剂的吸附性能研究23表3-1SiO2、NH2-SiO2和PAAM-NH2-SiO2的比表面积和孔容参数Table3-1TexturalparametersoftheSiO2、NH2-SiO2andPAAM-NH2-SiO2calculatedfromtheN2adsorption-desorptionisotherms样品比表面积(m2/g)孔容(cm3/g)SiO2358.450.96NH2-SiO2283.090.71PAAM-NH2-SiO2250.310.583.2.3扫描电镜分析通过扫描电镜可直观的反映出材料形貌变化，图3-4展示了不同放大倍数下的SiO2和PAAM-NH2-SiO2两种材料。由于聚丙烯酰胺的接枝，在低倍数（图3-4（a）（c））下SiO2的表面相对光滑，而PAAM-NH2-SiO2的表面已明显变得粗糙。在高倍数（图3-4（d））下可看出在PAAM-NH2-SiO2的表面出现了大量的团聚体。这些形态的变化可证实，聚丙烯酰胺已顺利接枝于硅烷化硅胶表面。图3-4SiO2（a,b）和PAAM-NH2-SiO2（c,d）的不同倍数扫描电镜图Fig.3-4ScanningelectronmicroscopymorphologyofSiO2(a,b)andPAAM-NH2-SiO2(c,d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻重金属镉吸收和转运的分子遗传机制研究进展[J]. 丁仕林,刘朝雷,钱前,高振宇. 中国水稻科学. 2019(05)
[2]Environmental application of three-dimensional graphene materials as adsorbents for dyes and heavy metals: Review on ice-templating method and adsorption mechanisms[J]. Kar Chiew Lai,Lai Yee Lee,Billie Yan Zhang Hiew,Suchithra Thangalazhy-Gopakumar,Suyin Gan. Journal of Environmental Sciences. 2019(05)
[3]突发镉、铊环境污染事件及应急处置对贺江生态风险的影响[J]. 蓝郁,梁荣昌,赵学敏,马千里,许振成,苟婷,王丽,卓琼芳. 环境科学学报. 2017(09)
[4]化学沉淀法强化常规工艺应急去除水中的镉[J]. 谭浩强,何文杰,韩宏大,郑成志,马越,陈玉琢,卜建伟. 环境工程学报. 2013(03)
[5]水体重金属污染的生态效应与防治对策[J]. 刁维萍,倪吾钟,倪天华,杨肖娥. 广东微量元素科学. 2003(03)
[6]海藻吸附重金属离子的研究[J]. 常秀莲,王文华,冯咏梅. 海洋通报. 2003(02)
[7]新型碳材料的发展趋势[J]. 成会明. 材料导报. 1998(01)
本文编号：3241548
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3241548.html
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