羧基化棉纤维织物的制备及其吸附性能研究
发布时间：2023-04-03 23:11
随着工业化进程的不断推进,大量废水的排放对环境造成严重污染,废水净化已成为当前亟待解决的问题。重金属、稀土金属、有机染料是废水中的主要污染物,会对生态环境与人类健康造成极大危害。与其他方法相比,吸附法是此类废水最为有效的处理方法。常用的吸附材料有多孔材料(如活性炭)、纳米颗粒与纳米纤维(如金属氧化物纳米颗粒、酶、无机纳米纤维、碳纳米管、静电纺纳米纤维)。但在处理过程中,这些吸附材料可能对环境造成二次污染,无纺膜材料存在机械性能较低、成本较高等缺点。因此,寻找吸附能力高、成本低、可重复利用的吸附材料成为当前废水处理研究工作的主要目标。本论文将棉纤维织物作为基材,将其进行改性处理,制得一种新型吸附材料——羧基化棉纤维织物,该材料具有极好的机械性能,同时对重金属离子和有机染料具有很高的吸附能力。羧基化棉纤维织物是利用TEMPO氧化体系,将次氯酸钠作为主氧化剂,对纤维素C6位上的羟甲基进行选择性氧化。将羧基化棉纤维织物应用于废水中重金属和染料的去除中,对羧基化棉纤维的吸附性能进行研究。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)等测试仪器对材料的结构与形貌进...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 水体污染的主要形式及其危害
1.2.1 重金属污染现状及其危害
1.2.2 印染废水现状及亚甲基蓝的危害
1.3 水体污染的处理方法
1.3.1 沉淀法
1.3.2 电化学法
1.3.3 离子交换法
1.3.4 膜分离法
1.3.5 吸附法
1.4 纤维素概述及改性处理方法
1.4.1 纤维素概述
1.4.2 纤维素改性处理方法
1.4.2.1 化学改性
1.4.2.2 接枝共聚改性
1.4.2.3 复合改性
1.4.3 纤维素基吸附材料在工业废水处理中的应用进展
1.4.3.1 重金属吸附研究
1.4.3.2 染料吸附研究
1.5 课题研究目标与研究内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
第二章 TEMPO氧化体系改性棉纤维的结构与性质
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及材料
2.2.2 实验仪器和设备
2.2.3 实验方法
2.2.3.1 羧基化棉纤维织物的制备
2.2.3.2 滴定法测定材料羧基含量
2.2.4 表征测试
2.2.4.1 材料红外光谱分析
2.2.4.2 材料聚合度和保水值的测量
2.2.4.3 材料表面形貌观测(SEM)
2.2.4.4 材料表面润湿性能测试
2.2.4.5 材料结晶性能分析(XRD)
2.2.4.6 材料热重分析(TGA)
2.2.4.7 材料机械性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氧化剂的用量对氧化程度的影响
2.3.2 材料的微观形貌分析(SEM)
2.3.3 材料表面亲水性能
2.3.4 材料晶体结构分析(XRD)
2.3.5 材料热稳定性分析(TGA)
2.3.6 材料机械性能变化分析
2.4 本章小结
第三章 羧基化棉纤维织物对Pb(Ⅱ)及MB的吸附
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂及材料
3.2.2 实验仪器和设备
3.2.3 实验方法
3.2.3.1 静态吸附实验
3.2.3.2 Pb(Ⅱ)溶液显色反应
3.2.3.3 膜片动态吸附实验
3.2.3.4 卷式膜组件动态吸附实验
3.2.3.5 干扰离子对吸附量的影响
3.2.3.6 脱附与再生实验
3.2.4 表征测试
3.2.4.1 材料红外光谱分析
3.2.4.2 材料表面化学性质分析(XPS)
3.2.4.3 材料元素分布情况(EDS)
3.3 结果与讨论
3.3.1 吸附前后羧基化棉纤维化学结构的变化
3.3.2 pH值对羧基化棉纤维织物吸附量的影响
3.3.3 吸附动力学分析
3.3.4 吸附热力学分析
3.3.5 膜片动态吸附研究
3.3.6 卷式膜组件动态吸附研究
3.3.7 干扰离子对吸附量的影响
3.3.8 脱附与再生研究
3.3.9 吸附机理研究
3.4 本章小结
第四章 羧基化棉纤维织物对稀土金属La(Ⅲ)的吸附
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及材料
4.2.2 实验仪器和设备
4.2.3 实验方法
4.2.3.1 静态吸附实验
4.2.3.2 La(Ⅲ)溶液显色反应
4.2.3.3 膜片动态吸附实验
4.2.3.4 不同羧基化材料吸附能力比较
4.2.3.5 干扰离子对吸附量的影响
4.2.3.6 脱附与再生实验
4.2.4 表征测试
4.2.4.1 材料红外光谱分析
4.2.4.2 材料热重分析(TGA)
4.2.4.3 材料元素分布情况(EDS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 吸附La(Ⅲ)前后羧基化棉纤维的化学结构
4.3.2 吸附La(Ⅲ)前后材料热分解分析
4.3.3 吸附动力学分析
4.3.4 吸附热力学分析
4.3.5 膜片动态吸附研究
4.3.6 不同材料卷式膜组件对La(Ⅲ)的吸附
4.3.7 干扰离子对La(Ⅲ)吸附量的影响
4.3.8 不同试剂对La(Ⅲ)的脱附效果比较
4.3.9 脱附与再生研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间主要研究成果
作者和导师简介
附件
本文编号：3781325
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 水体污染的主要形式及其危害
1.2.1 重金属污染现状及其危害
1.2.2 印染废水现状及亚甲基蓝的危害
1.3 水体污染的处理方法
1.3.1 沉淀法
1.3.2 电化学法
1.3.3 离子交换法
1.3.4 膜分离法
1.3.5 吸附法
1.4 纤维素概述及改性处理方法
1.4.1 纤维素概述
1.4.2 纤维素改性处理方法
1.4.2.1 化学改性
1.4.2.2 接枝共聚改性
1.4.2.3 复合改性
1.4.3 纤维素基吸附材料在工业废水处理中的应用进展
1.4.3.1 重金属吸附研究
1.4.3.2 染料吸附研究
1.5 课题研究目标与研究内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
第二章 TEMPO氧化体系改性棉纤维的结构与性质
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及材料
2.2.2 实验仪器和设备
2.2.3 实验方法
2.2.3.1 羧基化棉纤维织物的制备
2.2.3.2 滴定法测定材料羧基含量
2.2.4 表征测试
2.2.4.1 材料红外光谱分析
2.2.4.2 材料聚合度和保水值的测量
2.2.4.3 材料表面形貌观测(SEM)
2.2.4.4 材料表面润湿性能测试
2.2.4.5 材料结晶性能分析(XRD)
2.2.4.6 材料热重分析(TGA)
2.2.4.7 材料机械性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氧化剂的用量对氧化程度的影响
2.3.2 材料的微观形貌分析(SEM)
2.3.3 材料表面亲水性能
2.3.4 材料晶体结构分析(XRD)
2.3.5 材料热稳定性分析(TGA)
2.3.6 材料机械性能变化分析
2.4 本章小结
第三章 羧基化棉纤维织物对Pb(Ⅱ)及MB的吸附
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂及材料
3.2.2 实验仪器和设备
3.2.3 实验方法
3.2.3.1 静态吸附实验
3.2.3.2 Pb(Ⅱ)溶液显色反应
3.2.3.3 膜片动态吸附实验
3.2.3.4 卷式膜组件动态吸附实验
3.2.3.5 干扰离子对吸附量的影响
3.2.3.6 脱附与再生实验
3.2.4 表征测试
3.2.4.1 材料红外光谱分析
3.2.4.2 材料表面化学性质分析(XPS)
3.2.4.3 材料元素分布情况(EDS)
3.3 结果与讨论
3.3.1 吸附前后羧基化棉纤维化学结构的变化
3.3.2 pH值对羧基化棉纤维织物吸附量的影响
3.3.3 吸附动力学分析
3.3.4 吸附热力学分析
3.3.5 膜片动态吸附研究
3.3.6 卷式膜组件动态吸附研究
3.3.7 干扰离子对吸附量的影响
3.3.8 脱附与再生研究
3.3.9 吸附机理研究
3.4 本章小结
第四章 羧基化棉纤维织物对稀土金属La(Ⅲ)的吸附
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及材料
4.2.2 实验仪器和设备
4.2.3 实验方法
4.2.3.1 静态吸附实验
4.2.3.2 La(Ⅲ)溶液显色反应
4.2.3.3 膜片动态吸附实验
4.2.3.4 不同羧基化材料吸附能力比较
4.2.3.5 干扰离子对吸附量的影响
4.2.3.6 脱附与再生实验
4.2.4 表征测试
4.2.4.1 材料红外光谱分析
4.2.4.2 材料热重分析(TGA)
4.2.4.3 材料元素分布情况(EDS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 吸附La(Ⅲ)前后羧基化棉纤维的化学结构
4.3.2 吸附La(Ⅲ)前后材料热分解分析
4.3.3 吸附动力学分析
4.3.4 吸附热力学分析
4.3.5 膜片动态吸附研究
4.3.6 不同材料卷式膜组件对La(Ⅲ)的吸附
4.3.7 干扰离子对La(Ⅲ)吸附量的影响
4.3.8 不同试剂对La(Ⅲ)的脱附效果比较
4.3.9 脱附与再生研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间主要研究成果
作者和导师简介
附件
本文编号：3781325
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