功能聚醚砜螯合膜对重金属废水中镍离子吸附处置研究

发布时间：2021-05-05 16:17

　　电镀行业被列为全球三大污染工业之一,如何有效处理加工生产过程中产生的电镀废水已成为水污染防治领域的重要课题,受到国内外学者的广泛关注。本课题以电镀镍漂洗废水为出发点,研发了一种新型聚醚砜螯合膜继而研究其对重金属废水中镍离子的吸附去除效能。本课题以聚醚砜（PES）粉末作为基体,采用低温等离子辐照（LTPI）、化学接枝和相转化法相结合,将氮川三乙酸（NTA）、四乙烯五胺（TEPA）作为改性试剂,制备功能聚醚砜螯合膜（NTA-TEPA-PES）,采用FTIR、XPS、EDS等技术表征了NTA-TEPA-PES螯合膜的形貌、官能基团及化学组成,研究了 NTA-TEPA-PES螯合膜对Ni2+的静态吸附和动态吸附性能,应用密度泛函理论（DFT）对NTA-TEPA-PES螯合膜的结构设计、镍离子吸附可行性以及其吸附Ni2+的过渡态过程进行了模拟计算,进而从分子水平剖析NTA-TEPA-PES螯合膜对Ni2+的吸附机理。研究结果表明,NTA-TEPA-PES螯合膜的最佳制备条件为:PES粉末6 g,LTPI=2 min,NTA与TEPA质量比为1:2,其反应温度为130℃。制备的NTA-TEPA-P... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电镀废水的来源与危害
    1.2 电镀镍漂洗废水的处理技术及国内外研究进展
        1.2.1 化学法
        1.2.2 生物法
        1.2.3 物化法
    1.3 膜分离技术的应用
        1.3.1 反渗透膜技术
        1.3.2 纳滤膜技术
        1.3.3 电渗析技术
        1.3.4 微超滤膜技术
    1.4 选题背景及意义
    1.5 课题主要内容、技术路线及创新点
第2章 NTA-TEPA-PES螯合膜制备与表征
    2.1 主要试剂与设备的
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 主要仪器设备
    2.2 NTA-TEPA-PES螯合膜制备
        2.2.1 NTA-TEPA-PES螯合膜的制备过程
        2.2.2 NTA-TEPA-PES膜制备工艺优化
    2.3 膜表征分析及性能测试
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)表征
        2.3.2 X射线能谱分析(EDS)表征
        2.3.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)表征
        2.3.5 亲水性能测试
        2.3.6 孔隙率测定
        2.3.7 零电荷点的测定
        2.3.8 膜渗透性能与抗污染性能测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 SEM表征
        2.4.2 EDS表征
        2.4.3 FTIR表征
        2.4.4 XPS表征
        2.4.5 膜亲水性能分析
        2.4.6 膜孔隙率
        2.4.7 零电荷点的测定
        2.4.8 膜渗透性能与抗污染性能测试
    2.5 本章小结
第3章 NTA-TEPA-PES螯合膜对水体中重金属Ni~(2+)的静态吸附研究
    3.1 前言
    3.2 主要实验试剂与方法
        3.2.1 主要实验试剂
        3.2.2 主要实验仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 pH值对NTA-TEPA-PES膜吸附Ni~(2+)的影响
        3.3.2 吸附时间对NTA-TEPA-PES膜吸附Ni~(2+)的影响及动力学模型
        3.3.3 Ni~(2+)初始浓度对NTA-TEPA-PES膜吸附Ni~(2+)的影响及吸附等温模型
        3.3.4 温度对NTA-TEPA-PES膜吸附的Ni~(2+)影响及吸附热力学模型
        3.3.5 共存物质对NTA-TEPA-PES膜吸附Ni~(2+)的影响
        3.3.6 NTA-TEPA-PES膜的稳定性和吸附再生性能
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 pH值的影响
        3.4.2 Ni~(2+)吸附时间的影响及吸附动力学模型分析
        3.4.3 Ni~(2+)初始浓度的影响及等温吸附模型分析
        3.4.4 温度的影响及吸附热力学解析
        3.4.5 共存物质的影响
        3.4.6 NTA-TEPA-PES膜的稳定性和吸附再生性能
    3.5 本章小结
第4章 NTA-TEPA-PES螯合膜对重金属Ni~(2+)的动态吸附及抗污染性能研究
    4.1 前言
    4.2 主要实验试剂与方法
        4.2.1 主要实验试剂
        4.2.2 主要实验仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 膜堆厚度对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.3.2 进水流速对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.3.3 Ni~(2+)初始浓度对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.3.4 共存物质对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.3.5 动态吸附模拟
        4.3.6 模拟电镀废水的配制
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 膜堆厚度对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.4.2 进水流速对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.4.3 Ni~(2+)初始浓度对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.4.4 共存物质对NTA-TEPA-PES膜动态吸附Ni~(2+)的影响
        4.4.5 吸附扩散偏微分方程(PDE)的解析
        4.4.6 处理模拟电镀废水的分析
    4.5 本章小结
第5章 NTA-TEPA-PES螯合膜制备与镍离子的吸附理论计算研究
    5.1 密度泛函理论
        5.1.1 前线轨道理论
        5.1.2 过渡态理论
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 NTA-TEPA-PES螯合膜的制备机理
        5.2.2 NTA-TEPA-PES螯合膜与金属镍离子之间反应活性位点的确定
        5.2.3 NTA-TEPA-PES螯合膜吸附镍的过渡态计算
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电渗析在不锈钢酸洗废水中回收镍的应用[J]. 韩小巍.  环境与发展. 2019(09)
[2]电镀废水处理工艺及趋势[J]. 林凯城,李永莲,郑锐东,陈彦彬,黄佳旭,林燕雄,钟小寅.  山东化工. 2018(22)
[3]电化学法处理含重金属电镀废水研究[J]. 曾毅夫,刘君,邱敬贤,黄献.  再生资源与循环经济. 2018(06)
[4]含铬电镀废水处理工艺研究进展[J]. 王浩杰,高康宁,崔芙魁.  资源节约与环保. 2018(05)
[5]电镀工艺环境影响评价污染防治对策[J]. 杨欣.  江西化工. 2018(02)
[6]电镀含镍废水现场回收技术[J]. 付丹,程象.  电镀与精饰. 2018(01)
[7]电镀废水综合治理工程实例分析[J]. 刘俊源.  能源与环境. 2017(04)
[8]镀镍废水Fenton氧化-铁氧体法处理研究[J]. 罗琨,庞娅,李雪,李荣喜,雷敏,杨珊,车艳平,林嘉慧.  环境科学与技术. 2017(07)
[9]苯乙烯与苯酚反应的前线轨道理论分析[J]. 何伟平,黄菊,王德堂,刘晓静.  原子与分子物理学报. 2017(02)
[10]反渗透技术处理电镀废水工程设计与运行[J]. 赵锦辉,刘益浩,徐仁芳,邵海峰,钱建,何君.  科技展望. 2015(07)

硕士论文
[1]电镀含镍废水的处理[D]. 聂颖.大连理工大学 2018
[2]电镀废水中铜、镍的回收技术研究[D]. 肖静晶.中南大学 2012



本文编号：3170195