地聚物微球的制备及其功能化对水中染料的去除研究
发布时间：2021-11-04 23:56
现代工农业的不断发展,极大地促进了社会经济进步,但也导致大量污染物被排放到水环境中,造成水体污染。合成染料排放到水体中会影响动植物物生长,具有致畸和致癌风险,严重威胁人类和水生生物的生存环境。吸附法是处理染料废水的常用方法之一,但受到吸附剂成本高、难回收和难再生等限制,因此需要发展更加绿色、环保、低价、可再生、易回收、可连续处理的吸附剂。本论文分别制备了矿渣基地聚物微球（SM）和偏高岭土基地聚物微球（MM）,并研究了其对水中结晶紫（CV）和亚甲基蓝（MB）的吸附行为和机理。为解决地聚物对阴离子偶氮类染料去除效果差的问题,同时将介体2,2’-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）和漆酶（Lac）固定于MM将其功能化,合成双固定ABTS和Lac的偏高岭土基地聚物微球（Lac-ABTS@MM）,并研究了最适载酶条件、固定化酶性质和对偶氮染料刚果红的去除性能。论文中得到的主要结论如下:（1）以氢氧化钠为碱激发剂,矿渣为原料,采用分散悬浮固化法,制备了矿渣基地聚物微球（SM）,粒径在100～900μm范围内,比表面积为13.38m2/g,平均孔径为20.95 n...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
色彩斑斓的染料
广西大学硕士学位论文地质聚合物微球的制备及其对染料去除的研究1第一章绪论1.1染料废水及其处理技术1.1.1染料的来源及其危害染料是一种能通过一系列的物理或化学方法使其他材料获得不同色彩的有机物，染料最初是从植物、昆虫中提取得到，但由于天然染料易褪色，因此目前广泛使用的是人工合成类染料[1]。染料普遍应用于包括油墨、造纸、橡胶、涂料、塑料、纺织、及医药在内的许多行业中，在染料生产及使用中会产生大量染料废水。图1-1色彩斑斓的染料Fig.1-1Colorfuldyes染料废水排入天然水体后，染料在水中分解时化学需氧量高(COD)，而导致水体生物供氧量((BOD)不足，并且废水中残存的染料组分，在浓度很低(小于1ppm)时，就能使水体明显着色，造成水体透光率降低，影响水生生物和微生物的生长，进而影响水体的自净能力，最终将导致水体生态系统的破坏[1]。偶氮染料、蒽酮染料、三芳基甲烷染料等均对生物具有致癌、致畸、致突变的“三致”风险。图1-2染料污染水体的现场图Fig.1-2Thescenepictureofdyepollutedwater
广西大学硕士学位论文地质聚合物微球的制备及其对染料去除的研究4附量分别为76.92mg/g和111mg/g。何永祥[20]研究了天然沸石对水中甲基橙(MO)和MB的去除，对MO和MB的最大吸附量分别为5.96mg/g和16mg/g。Silva[21]等利用工业洗衣产生的污泥制备了一种介孔活性炭材料，并探究了其对活性染料艳蓝R的吸附能力，实验结果表明，其对艳蓝R的最大吸附量为33.47mg/g。但地聚物吸附剂仅靠自身吸附位点去除水中的污染物，受到了吸附饱和的限制，因此将吸附法与绿色的生物法结合，利用酶降解污染物，进一步提升对污染物的去除能力。1.2地聚物1.2.1地聚物的概念地聚物又称铝硅酸盐聚合物、矿物聚合材料等，是一种近年来在国际上受到广泛关注的新型无机高聚合胶凝材料，法国科学家J.Davidovits于二十世纪七十年代首次发现并提出“地聚物”的概念。这种无机聚合物是由[AlO4]-和[SiO4]四面体通过共享氧离子相互桥联形成的三维网络结构。由于[AlO4]-呈负一价，[SiO4]呈电中性，Al3+呈正三价，因此需要Na+、K+、Cs+等碱金属离子来平衡电荷[22]。以天然硅铝酸盐矿物、工业废渣(如高炉矿渣、粉煤灰等)为原料，在碱激发条件下获得的一种非晶的或准晶的三维网状、类分子筛结构的无机聚合物。其空间结构如图1-3所示。图1-3地聚物空间结构示意图[23]Fig.1-3Thechemicalstructureofgeopolymer[23]1.2.2地聚物的反应机理目前，利用地聚物材料单元中[AlO4]-单元和[SiO4]单元的含量比，其可被分为四类：单硅铝长链聚合物PS型(Si/Al=1)，双硅铝长链聚合物PSS型(Si/Al=2)，三硅铝长链聚合物PSDS型(Si/Al=3)，多硅铝聚合型(Si/Al>3)。在每个[AlO4]-单元周围只有4个[SiO4]
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈漆酶-介体系统在染料降解中的应用研究[J]. 刘友勋,张坤,宋相儒,陈莹莹,黄娟. 科技与创新. 2019(12)
[2]SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附[J]. 曾会会,仪桂云,邢宝林,谌伦建,张传祥,张文鸽,李晓洁,范海洋. 化工进展. 2018(03)
[3]功能化锌金属有机骨架对刚果红染料的吸附[J]. 张华,李祥鹏,张雯,高燕,岳盼,李伟. 天津工业大学学报. 2018(01)
[4]铝硅酸盐聚合物及其复合材料研究进展[J]. 贾德昌,何培刚,苑景坤,王睿飞. 硅酸盐学报. 2017(12)
[5]高级氧化技术处理难降解有机废水的研发趋势及实用化进展[J]. 孙怡,于利亮,黄浩斌,羊家威,成少安. 化工学报. 2017(05)
[6]Synthesis of malachite@clay nanocomposite for rapid scavenging of cationic and anionic dyes from synthetic wastewater[J]. Varsha Srivastava,Mika Sillanp. Journal of Environmental Sciences. 2017(01)
[7]漆酶/介体系统研究进展[J]. 罗爽,谢天,刘忠川,王刚刚. 应用与环境生物学报. 2015(06)
[8]KOH活化花生壳生物质炭对亚甲基蓝吸附性能研究[J]. 储磊,刘少敏,陈天明,韩香云,严金龙,丁成. 环境工程学报. 2014(11)
[9]SDS改性沸石吸附结晶紫[J]. 翁晴,张志刚. 环境工程学报. 2014(02)
[10]漆酶/ABTS介体系统对蒽的降解研究[J]. 任大军,许琴,张元元,张淑琴,张惠灵. 工业安全与环保. 2013(12)
博士论文
[1]悬浮固化法制备球形地质聚合物的研究及应用[D]. 唐青.广西大学 2018
[2]基于水污染中油和染料处理新型材料的制备与研究[D]. 刘娜.清华大学 2017
[3]埃洛石纳米管表面改性及其固定漆酶性能研究[D]. 晁聪.郑州大学 2017
[4]石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 杨晓霞.青岛大学 2016
[5]偏高岭土地质聚合物基重金属离子吸附剂的制备及其性能研究[D]. 葛圆圆.广西大学 2015
[6]矿渣基胶凝材料固化稳定化垃圾焚烧飞灰机理研究[D]. 邵雁.武汉大学 2014
[7]Cf/铝硅酸盐聚合物及其转化陶瓷基复合材料的研究[D]. 何培刚.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]铝硅酸盐聚合物及其转化沸石对Cs+&Sr2+吸附作用研究[D]. 王美玲.哈尔滨工业大学 2019
[2]氧化石墨烯基复合材料的制备及其性能的研究[D]. 黄文星.广西大学 2018
[3]水对碱激发地质聚合物微观结构及性能的影响[D]. 李维.广西大学 2018
[4]高强度偏高岭土基地质聚合物的制备及性能研究[D]. 李盾兴.太原理工大学 2017
[5]磁性微球固定化漆酶及其去除有机污染物的应用[D]. 林家洪.华南农业大学 2016
[6]矿渣/偏高岭土基地聚合物材料的制备及其性能研究[D]. 罗新春.景德镇陶瓷大学 2016
[7]固定化漆酶—介体体系的自引发合成及其对染料的酶促降解研究[D]. 孙洪飞.南京大学 2016
[8]多酚氧化酶的固定化及其对酚类化合物催化氧化性能研究[D]. 王涵.中国海洋大学 2015
[9]金属有机骨架材料对亚甲基蓝吸附性能研究[D]. 郑飞.太原理工大学 2013
[10]天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究[D]. 何永祥.郑州大学 2007
本文编号：3476657
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
色彩斑斓的染料
广西大学硕士学位论文地质聚合物微球的制备及其对染料去除的研究1第一章绪论1.1染料废水及其处理技术1.1.1染料的来源及其危害染料是一种能通过一系列的物理或化学方法使其他材料获得不同色彩的有机物，染料最初是从植物、昆虫中提取得到，但由于天然染料易褪色，因此目前广泛使用的是人工合成类染料[1]。染料普遍应用于包括油墨、造纸、橡胶、涂料、塑料、纺织、及医药在内的许多行业中，在染料生产及使用中会产生大量染料废水。图1-1色彩斑斓的染料Fig.1-1Colorfuldyes染料废水排入天然水体后，染料在水中分解时化学需氧量高(COD)，而导致水体生物供氧量((BOD)不足，并且废水中残存的染料组分，在浓度很低(小于1ppm)时，就能使水体明显着色，造成水体透光率降低，影响水生生物和微生物的生长，进而影响水体的自净能力，最终将导致水体生态系统的破坏[1]。偶氮染料、蒽酮染料、三芳基甲烷染料等均对生物具有致癌、致畸、致突变的“三致”风险。图1-2染料污染水体的现场图Fig.1-2Thescenepictureofdyepollutedwater
广西大学硕士学位论文地质聚合物微球的制备及其对染料去除的研究4附量分别为76.92mg/g和111mg/g。何永祥[20]研究了天然沸石对水中甲基橙(MO)和MB的去除，对MO和MB的最大吸附量分别为5.96mg/g和16mg/g。Silva[21]等利用工业洗衣产生的污泥制备了一种介孔活性炭材料，并探究了其对活性染料艳蓝R的吸附能力，实验结果表明，其对艳蓝R的最大吸附量为33.47mg/g。但地聚物吸附剂仅靠自身吸附位点去除水中的污染物，受到了吸附饱和的限制，因此将吸附法与绿色的生物法结合，利用酶降解污染物，进一步提升对污染物的去除能力。1.2地聚物1.2.1地聚物的概念地聚物又称铝硅酸盐聚合物、矿物聚合材料等，是一种近年来在国际上受到广泛关注的新型无机高聚合胶凝材料，法国科学家J.Davidovits于二十世纪七十年代首次发现并提出“地聚物”的概念。这种无机聚合物是由[AlO4]-和[SiO4]四面体通过共享氧离子相互桥联形成的三维网络结构。由于[AlO4]-呈负一价，[SiO4]呈电中性，Al3+呈正三价，因此需要Na+、K+、Cs+等碱金属离子来平衡电荷[22]。以天然硅铝酸盐矿物、工业废渣(如高炉矿渣、粉煤灰等)为原料，在碱激发条件下获得的一种非晶的或准晶的三维网状、类分子筛结构的无机聚合物。其空间结构如图1-3所示。图1-3地聚物空间结构示意图[23]Fig.1-3Thechemicalstructureofgeopolymer[23]1.2.2地聚物的反应机理目前，利用地聚物材料单元中[AlO4]-单元和[SiO4]单元的含量比，其可被分为四类：单硅铝长链聚合物PS型(Si/Al=1)，双硅铝长链聚合物PSS型(Si/Al=2)，三硅铝长链聚合物PSDS型(Si/Al=3)，多硅铝聚合型(Si/Al>3)。在每个[AlO4]-单元周围只有4个[SiO4]
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈漆酶-介体系统在染料降解中的应用研究[J]. 刘友勋,张坤,宋相儒,陈莹莹,黄娟. 科技与创新. 2019(12)
[2]SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附[J]. 曾会会,仪桂云,邢宝林,谌伦建,张传祥,张文鸽,李晓洁,范海洋. 化工进展. 2018(03)
[3]功能化锌金属有机骨架对刚果红染料的吸附[J]. 张华,李祥鹏,张雯,高燕,岳盼,李伟. 天津工业大学学报. 2018(01)
[4]铝硅酸盐聚合物及其复合材料研究进展[J]. 贾德昌,何培刚,苑景坤,王睿飞. 硅酸盐学报. 2017(12)
[5]高级氧化技术处理难降解有机废水的研发趋势及实用化进展[J]. 孙怡,于利亮,黄浩斌,羊家威,成少安. 化工学报. 2017(05)
[6]Synthesis of malachite@clay nanocomposite for rapid scavenging of cationic and anionic dyes from synthetic wastewater[J]. Varsha Srivastava,Mika Sillanp. Journal of Environmental Sciences. 2017(01)
[7]漆酶/介体系统研究进展[J]. 罗爽,谢天,刘忠川,王刚刚. 应用与环境生物学报. 2015(06)
[8]KOH活化花生壳生物质炭对亚甲基蓝吸附性能研究[J]. 储磊,刘少敏,陈天明,韩香云,严金龙,丁成. 环境工程学报. 2014(11)
[9]SDS改性沸石吸附结晶紫[J]. 翁晴,张志刚. 环境工程学报. 2014(02)
[10]漆酶/ABTS介体系统对蒽的降解研究[J]. 任大军,许琴,张元元,张淑琴,张惠灵. 工业安全与环保. 2013(12)
博士论文
[1]悬浮固化法制备球形地质聚合物的研究及应用[D]. 唐青.广西大学 2018
[2]基于水污染中油和染料处理新型材料的制备与研究[D]. 刘娜.清华大学 2017
[3]埃洛石纳米管表面改性及其固定漆酶性能研究[D]. 晁聪.郑州大学 2017
[4]石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 杨晓霞.青岛大学 2016
[5]偏高岭土地质聚合物基重金属离子吸附剂的制备及其性能研究[D]. 葛圆圆.广西大学 2015
[6]矿渣基胶凝材料固化稳定化垃圾焚烧飞灰机理研究[D]. 邵雁.武汉大学 2014
[7]Cf/铝硅酸盐聚合物及其转化陶瓷基复合材料的研究[D]. 何培刚.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]铝硅酸盐聚合物及其转化沸石对Cs+&Sr2+吸附作用研究[D]. 王美玲.哈尔滨工业大学 2019
[2]氧化石墨烯基复合材料的制备及其性能的研究[D]. 黄文星.广西大学 2018
[3]水对碱激发地质聚合物微观结构及性能的影响[D]. 李维.广西大学 2018
[4]高强度偏高岭土基地质聚合物的制备及性能研究[D]. 李盾兴.太原理工大学 2017
[5]磁性微球固定化漆酶及其去除有机污染物的应用[D]. 林家洪.华南农业大学 2016
[6]矿渣/偏高岭土基地聚合物材料的制备及其性能研究[D]. 罗新春.景德镇陶瓷大学 2016
[7]固定化漆酶—介体体系的自引发合成及其对染料的酶促降解研究[D]. 孙洪飞.南京大学 2016
[8]多酚氧化酶的固定化及其对酚类化合物催化氧化性能研究[D]. 王涵.中国海洋大学 2015
[9]金属有机骨架材料对亚甲基蓝吸附性能研究[D]. 郑飞.太原理工大学 2013
[10]天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究[D]. 何永祥.郑州大学 2007
本文编号：3476657
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