杂化改性高分子多孔材料及其除磷效果的研究

发布时间：2017-11-18 18:14

  本文关键词：杂化改性高分子多孔材料及其除磷效果的研究

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【摘要】：水体富营养化是一个全球性的环境问题,磷是导致水体富营养化的主要因素。因此,去除水中的磷是控制水体富营养化最直接的方法,除磷的方法包括化学法、生物法和吸附法等,其中吸附法由于操作简单、去除率高、成本较低等优点而被广泛运用。氧化镧作为一种对磷酸盐具有高吸附容量的稀土材料,受到越来越多环境工作者的关注。然而氧化镧自身粉末状的结构并不利于其在污水处理中的回收利用,因此需要一种介质将氧化镧固载,解决回收难的问题。聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种具有较好机械性能、化学稳定性、可塑性等特点的高分子材料而成为理想的载体。本文通过先将氧化镧与PVDF杂化,制备出具有吸附效果的基础复合材料,并采用静态吸附的方法考察了材料对磷酸盐的吸附效果。主要研究了氧化镧颗粒的添加量、基础材料的投加量、溶液pH对材料除磷效果的影响以及材料吸附磷酸盐过程中的吸附动力学和吸附模型等方面。实验结果表明,基础材料对磷酸盐的吸附能力受氧化镧掺杂量的影响很大,吸附效果受pH的影响很大,pH在3左右时,吸附效果最好。去除效果受温度的影响较小,但温度可以提高吸附反应的速率,缩短吸附平衡时间。对实验的吸附机理和吸附类型研究发现,材料对磷酸盐的吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程。然后采用原位缩聚的方法将乙胺、乙二胺、三乙胺和聚乙烯亚胺分别加入到铸膜液中对杂化膜进行改性,研究了不同胺的添加量、反应温度、反应时间对基础材料改性性能的影响。根据改性效果,选取了经乙二胺改性的材料做详细的静态吸附实验。实验主要研究了材料的投加量、溶液pH、吸附动力学、吸附模型等方面,并与基础材料进行对比。实验结果表明,经乙二胺改性后材料对磷酸盐的吸附容量有很大程度的提高,材料对磷酸盐的最佳pH值依然在3左右。经吸附动力学和吸附模型拟合表明,材料对磷酸根的吸附依然符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,依然是自发进行的放热反应,不同之处在于反应中的熵变成了负值。最后对材料进行再生研究,考察了脱附剂的种类、NaOH浓度、助脱剂的种类、再生液体积、脱附时间和再生次数对材料再生性能的影响。实验结果表明,采用100ml1%MgCl2和0.1mol/LNaOH混合溶液对材料具有较好的脱附能力,经10次再生后,材料的脱附率依然保持在67%以上。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52

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本文编号：1200689