功能化介孔硅材料的合成及其吸附特性研究

发布时间：2020-12-19 20:51

　　重金属与染料废水来源广、危害大,其治理问题正日益受到公众的关注。采用吸附法处理重金属与染料废水,可实现污染治理和废物资源化的统一,符合循环经济和可持续发展的要求。自上世纪末发展起来的功能化介孔硅材料,在吸附分离领域展现了广泛的应用前景;但是,合成步骤复杂、反应试剂毒性大、功能化修饰组分稳定性差等不足之处,限制了此类吸附剂的生产应用。本论文以绿色化学的理念为指导,合成了两种不同孔径的胺基功能化介孔硅材料,分别用于多种重金属和染料的吸附试验。根据试验结果,论文系统地研究了两种吸附剂对重金属与染料的吸附行为。首先,提出了简单高效无毒的介孔材料制备方法。结合EISA技术和共缩聚法,以正硅酸乙酯（TEOS）和3-氨丙基三乙氧基硅烷工业品（KH-550）为硅源,以乙醇为溶剂相,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,通过添加辅助模板剂四甲基氢氧化铵（TMAOH）,合成了胺基功能化介孔吸附剂。根据正交试验,确定了各反应物的最佳配料比为:n（CTAB）:n（TMAOH）:n（Si）:n（无水乙醇）=0.15:0.25:1:32.5;n（KH-550）:n（TEOS）=1:4。合成产品的胺基修饰量可... 

【文章来源】：同济大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 前言
    1.1 重金属及染料废水污染与治理
        1.1.1 重金属废水的来源、特点及危害
        1.1.2 染料废水的来源、特点及危害
        1.1.3 重金属及染料废水的治理方法
    1.2 介孔材料的分类
    1.3 介孔硅材料的合成
        1.3.1 介孔硅材料的合成方法
        1.3.2 介孔硅材料的合成机理
        1.3.3 介孔硅材料合成的影响因素
    1.4 介孔硅材料的功能化
        1.4.1 后接枝法
        1.4.2 共缩聚法
        1.4.3 后接枝法与共缩聚法的比较
        1.4.4 功能化介孔硅材料在吸附方面的应用
    1.5 课题研究背景、意义与主要内容
        1.5.1 立题背景与意义
        1.5.2 学术构想与思路
        1.5.3 主要研究内容
第2章 功能化介孔硅材料的合成及表征
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 试验试剂
        2.1.2 试验仪器
    2.2 功能化介孔硅材料的合成
        2.2.1 合成策略
        2.2.2 合成步骤及最佳原料配比的确定
        2.2.3 合成机理探讨
        2.2.4 最佳配比样品的合成
    2.3 功能化介孔硅材料的表征
        2.3.1 FTIR分析
        2.3.2 EA分析
        2.3.3 小角XRD分析
2吸附─脱附分析">        2.3.4 N₂吸附─脱附分析
        2.3.5 TEM分析
    2.4 本章小结
第3章 功能化介孔硅材料对重金属的吸附性能研究
    3.1 试验方法
        3.1.1 吸附平衡与等温吸附试验
        3.1.2 吸附机理试验
        3.1.3 吸附动力学试验
        3.1.4 选择性吸附试验
        3.1.5 再生性能试验
    3.2 吸附平衡与等温吸附
        3.2.1 吸附平衡与等温吸附理论
        3.2.2 重金属吸附等温线
        3.2.3 等温吸附的非线性拟合
    3.3 吸附机理探讨
    3.4 吸附动力学研究
        3.4.1 吸附动力学理论
        3.4.2 准一级与准二级吸附动力学模型研究
        3.4.3 吸附速率控制步骤研究
    3.5 吸附热力学研究
        3.5.1 吸附热力学理论
        3.5.2 吸附热力学计算
    3.6 吸附选择性研究
        3.6.1 吸附选择性理论
        3.6.2 双组分溶液中的吸附选择性
    3.7 再生性能研究
    3.8 本章小结
第4章 扩孔功能化介孔硅材料的合成、表征及筛选
    4.1 引言
        4.1.1 扩孔的必要性与可行性
        4.1.2 扩孔方法的选择
        4.1.3 扩孔剂用量的影响
    4.2 扩孔功能化介孔硅材料的合成与表征
        4.2.1 扩孔功能化介孔硅材料的合成
        4.2.2 扩孔功能化介孔硅材料的表征
    4.3 扩孔功能化介孔硅材料的筛选
        4.3.1 筛选方法
        4.3.2 筛选试验
        4.3.3 筛选结果
    4.4 本章小结
第5章 扩孔功能化介孔硅材料对染料的脱色性能研究
    5.1 试验方法
        5.1.1 等温吸附试验
        5.1.2 脱色机理试验
        5.1.3 吸附动力学试验
        5.1.4 再生性能试验
    5.2 等温吸附研究
    5.3 脱色机理探讨
    5.4 吸附动力学研究
        5.4.1 准一级与准二级吸附动力学模型研究
        5.4.2 吸附速率控制步骤研究
    5.5 吸附热力学研究
    5.6 再生性能研究
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]推进自主创新 重视环保重任 倡行社会责任 染料工业敲定“十一五”发展重点[J]. 田利明.  中国石油和化工. 2007(09)
[2]8种野生蔬菜对重金属元素的富集能力[J]. 姚全胜,雷新涛,罗文扬,王一承,冯文星.  中国蔬菜. 2006(03)
[3]铅(Pb)和镉(Cd)对油菜幼苗的影响[J]. 季丽英,肖昕,冯启言.  现代农业科技. 2006(03)
[4]酸性染料在纺织用甲壳胺纤维上的吸附[J]. 何雪梅,唐人成.  染料与染色. 2005(02)
[5]染料废水处理方法的研究进展[J]. 刘冬莲.  河南化工. 2004(12)
[6]介孔材料化学改性研究进展[J]. 李剑,胡瑞,靖晶.  贵州化工. 2004(04)
[7]助表面活性剂对介孔二氧化硅孔径的影响[J]. 韩书华,侯万国,许军,李正民.  高等学校化学学报. 2004(03)
[8]氢氧化镁在环保领域的应用[J]. 何昌洪,张密林,刘俊国.  化学工程师. 2003(06)
[9]直接合成中孔材料MCM-41[J]. 唐晓红,赵蕾,王红心,魏军旗,苏运来,郭益群.  硅酸盐学报. 2003(06)
[10]重金属废水处理技术研究进展(综述)[J]. 张建梅.  西安联合大学学报. 2003(02)



本文编号：2926554