聚偏氟乙烯(PVDF)/SIO 2 杂化膜对重金属离子的吸附

发布时间：2024-02-04 05:22

　　近年来,工业的迅速发展和人类的频繁活动引起了重金属对水、土壤和生物体等自然资源的严重污染。当前,人们研究了化学沉淀、电解、混凝、离子交换等方法去除水体中重金属离子。其中,吸附法操作过程简单,费用低,近年来受到了特别的关注。传统的吸附剂存在吸附量低,难再生利用,易产生二次污染等问题。介孔二氧化硅是一类优异的吸附材料,它具有高比表面积、大孔容、良好的稳定性和很高的重金属离子吸附功能。但介孔二氧化硅以粉末形式存在,在吸附过程中易结块团聚,导致吸附能力下降,难以重复使用。因此,将介孔二氧化硅固定在载体上是很有必要的。聚偏氟乙烯膜具有良好的热稳定性、抗氧化性和机械性能,是一种广泛使用的有机多孔膜。然而,纯PVDF膜材料缺乏与重金属离子作用的官能基团,不能有效去除水中重金属离子。近年来,人们通过在膜中引入具有配位作用的官能基团(氨基、羧基等),实现了对重金属离子的吸附。但制备吸附膜需要严格的条件,而且步骤繁多,成本高,无法规模化生产,因此,迫切需要研发一种制备简易、成本低、吸附量高、性质稳定的吸附膜来去除水溶液中的重金属离子。本课题采用共缩聚法,离子印迹技术等制备出PVDF吸附膜,包括PVDF/A...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 重金属废水
        1.1.1 重金属废水来源
        1.1.2 重金属废水的危害
        1.1.3 重金属废水的处理方法
            1.1.3.1 生物法
            1.1.3.2 物理法
            1.1.3.3 化学法
    1.2 新型高效吸附剂-介孔材料
        1.2.1 介孔材料的制备
            1.2.1.1 水热合成法
            1.2.1.2 溶胶-凝胶法
            1.2.1.3 微波合成法
        1.2.2 介孔材料的合成机理
            1.2.2.1 液晶模板机理
            1.2.2.2 协同自组装机理
        1.2.3 介孔二氧化硅的改性
            1.2.3.1 后嫁接法
            1.2.3.2 共缩聚法
    1.3 离子印迹技术
        1.3.1 离子印迹技术的原理
        1.3.2 印迹聚合物的制备方法
            1.3.2.1 本体聚合法
            1.3.2.2 乳液聚合与悬浮聚合
            1.3.2.3 表面印迹方法
            1.3.2.4 溶胶-凝胶法
        1.3.3 离子印迹技术的应用
            1.3.3.1 在固相萃取中的应用
            1.3.3.2 在膜分离中的应用
            1.3.3.3 在化学传感器中的应用
    1.4 膜简介
        1.4.1 膜分离技术介绍
        1.4.2 膜表面改性
        1.4.3 共混改性
    1.5 本文研究的目的与内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
第二章 PVDF/AFMS杂化膜的制备及对Cu²⁺的吸附
    2.1 实验试剂与主要仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 PVDF/AFMS杂化膜的制备及性能研究
        2.2.1 PVDF/AFMS杂化膜的制备
            2.2.1.1 AFMS的制备
            2.2.1.2 杂化膜的制备
        2.2.2 杂化膜的表征
            2.2.2.1 红外光谱分析(FT-IR)
            2.2.2.2 热重分析(TGA)
            2.2.2.3 氮气吸附-脱附
            2.2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
            2.2.2.5 场发射扫描电镜(SEM)
            2.2.2.6 元素分析(EDX)
            2.2.2.7 水通量测定
            2.2.2.8 膜孔隙率及孔径测定
            2.2.2.9 接触角测试
        2.2.3 PVDF/AFMS杂化膜对铜离子的吸附研究
            2.2.3.1 杂化膜的吸附性能测试
            2.2.3.2 pH值对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.3 杂化膜的吸附动力学研究
            2.2.3.4 溶液体积对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.5 温度对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.6 杂化膜的选择性吸附研究
            2.2.3.7 杂化膜的再生利用性能研究
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 PVDF/AFMS杂化膜的表征
            2.3.1.1 红外光谱分析(FT-IR)
            2.3.1.2 热重分析(TGA)
            2.3.1.3 氮气吸附-脱附曲线
            2.3.1.4 透射电子显微镜(TEM)
            2.3.1.5 场发射扫描电镜(SEM)
            2.3.1.6 元素分析(EDX)
            2.3.1.7 膜的基本参数
        2.3.2 PVDF/AFMS杂化膜对铜离子的吸附研究
            2.3.2.1 杂化膜的吸附性能测试
            2.3.2.2 pH值对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.3 杂化膜的吸附动力学研究
            2.2.3.4 溶液体积对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.5 温度对杂化膜吸附性能的影响
            2.2.3.6 杂化膜的选择性吸附性能研究
            2.2.3.7 杂化膜的再生利用性能研究
    2.4 本章小结
第三章 PVDF/介孔SiO2杂化膜的制备及对Pb²⁺的吸附研究
    3.1 实验试剂与主要仪器
        3.1.1 实验试剂
        3.1.2 实验仪器
    3.2 PVDF/介孔SiO₂杂化膜的制备及性能研究
        3.2.1 PVDF/介孔SiO₂杂化膜的制备
            3.2.1.1 PVDF改性膜的制备
            3.2.1.2 PVDF/介孔SiO₂杂化膜的制备
        3.2.2 PVDF/介孔SiO₂杂化膜的表征
        3.2.3 PVDF/介孔SiO₂杂化膜对铅离子的吸附研究
            3.2.3.1 吸附性能测试
            3.2.3.2 pH值对杂化膜吸附性能的影响
            3.2.3.3 杂化膜的吸附动力学研究
            3.2.3.4 杂化膜的等温吸附研究
            3.2.3.5 杂化膜的选择性吸附性能研究
            3.2.3.6 杂化膜的再生利用性能研究
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 PVDF/介孔SiO₂杂化膜的表征
            3.3.1.1 介孔SiO₂微球的红外光谱分析
            3.3.1.2 膜的红外光谱分析
            3.3.1.3 热重分析(TGA)
            3.3.1.4 透射电子显微镜(TEM)
            3.3.1.5 场发射扫描电镜(SEM)
            3.3.1.6 膜的基本参数
        3.3.2 PVDF/介孔SiO₂杂化膜对铅离子的吸附研究
            3.3.2.1 吸附性能测试
            3.3.2.2 pH对杂化膜的吸附性能的影响
            3.3.2.3 杂化膜的吸附动力学研究
            3.3.2.4 杂化膜的等温吸附研究
            3.3.2.5 杂化膜的选择性吸附性能研究
            3.3.2.6 杂化膜的再生利用性能研究
            3.3.2.7 盐酸洗脱效果的研究
    3.4 本章小结
第四章 PVDF/IIMS杂化膜的制备及对Cu²⁺的吸附研究
    4.1 实验试剂与主要仪器
        4.1.1 实验试剂
        4.1.2 实验仪器
    4.2 PVDF/(N)IIMS杂化膜制备及性能研究
        4.2.1 PVDF/(N)IIMS杂化膜制备
            4.2.1.1 (N)IIMS吸附剂的制备
            4.2.1.2 PVDF/(N)IIMS杂化膜的制备
        4.2.2 PVDF/(N)IIMS杂化膜的表征
        4.2.3 PVDF/(N)IIMS杂化膜对铜离子的吸附研究
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 PVDF/(N)IIMS杂化膜的表征
            4.3.1.1 红外光谱分析(FT-IR)
            4.3.1.2 热重分析(TGA)
            4.3.1.3 氮气吸附-脱附
            4.3.1.4 IIMS的SEM图和TEM图
            4.3.1.5 场发射扫描电镜(SEM)
            4.3.1.6 元素分析(EDX)
            4.3.1.7 膜的基本参数
        4.3.2 PVDF/IIMS杂化膜对铜离子的吸附研究
            4.3.2.1 吸附性能测试
            4.3.2.2 pH对杂化膜吸附性能的影响
            4.3.2.3 杂化膜的吸附动力学研究
            4.3.2.4 杂化膜的等温吸附研究
            4.3.2.5 杂化膜的选择性吸附性能研究
            4.3.2.6 杂化膜的再生利用性能研究
    4.4 本章小结
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3895279