基于共价有机化合物构建铁基复合材料用于废水中三价砷的去除研究

发布时间：2023-12-13 20:11

　　砷是一种具有高生物富集性和剧毒性的污染物,为人体所需的微量元素之一,但经食物链在人体中积累过量时,会对人体产生不可逆的严重损害。一般而言,砷常以三价和五价态存在于溶液中:As(V)在pH高于2.4的溶液中均以酸根阴离子形式存在,易通过静电作用被吸附,而As(III)在pH低于9.2的溶液以中性的H₃As O₃形式存在时,增加了砷去除的难度。有色冶炼行业是砷排放的主要来源之一,未经处置的含砷废水会以冶炼污酸的形式排放到环境中,这部分污酸废水呈现酸性强、砷含量高与多种高致污离子共存的特点。在传统的工业废水除砷方法中,吸附法以其操作简便、残渣量少且能高效除砷的优势受到研究者亲睐。冶炼废水在经预沉淀除砷后,仍存在无法达标排放的问题,因此高效深度除砷吸附材料开发的问题亟待解决。本研究利用兼具来源广、环境友好及与砷高亲和特性的铁基材料作为主要除砷活性位点,并基于共价有机化合物(COFs)构建不同类型的复合型材料以解决传统铁基材料合成时易团聚和应用于酸性条件下易渗出的问题,并阐述相关机制,主要研究内容如下:1)铁基纳米材料具有界面氧化以及高亲和捕捉砷的作用...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 砷污染危害与来源
    1.2 无机砷存在形态与溶液pH关系
    1.3 有色金属冶炼行业含砷废水的来源
    1.4 水环境砷污染控制技术现状
    1.5 As(Ⅲ)吸附剂研究进展
    1.6 研究目的、研究内容及技术路线
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 技术路线
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验主要仪器
    2.3 材料的制备
        2.3.1 Fe⁰/TAPB-PDA COFs吸附剂的制备
        2.3.2 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs吸附剂的制备
        2.3.3 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs@Fe⁰吸附剂的制备
    2.4 材料表征方法
    2.5 实验数据处理
第三章 Fe⁰/TAPB-PDA COFs“负载型”复合材料对As(Ⅲ)的深度去除研究
    3.1 Fe⁰/TAPB-PDA COFs材料表征
    3.2 Fe⁰/TAPB-PDA COFs对 As(Ⅲ)吸附效果研究
    3.3 Fe⁰/TAPB-PDA COFs对 As(Ⅲ)吸附过程中影响因素研究
        3.3.1 Fe⁰/TAPB-PDA COFs投加量对吸附效果的影响
        3.3.2 溶液的pH值对吸附效率的影响
        3.3.3 溶液其他金属离子和阴离子对吸附效果的影响
    3.4 Fe⁰/TAPB-PDA COFs对 As(Ⅲ)的吸附机理研究
        3.4.1 吸附热力学
        3.4.2 吸附动力学
        3.4.3 吸附机理
    3.5 本章小结
第四章 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs“核壳型”磁性可回收复合材料对As(Ⅲ)的深度去除研究
    4.1 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs的材料表征
    4.2 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs对 As(Ⅲ)的吸附效果探究
        4.2.1 包覆层厚度对吸附效果的影响
        4.2.2 pH对[COFs/Fe₃O₄]_mol=1.5:1 吸附效果的影响
        4.2.3 pH对不同包覆厚度材料吸附效果的影响
        4.2.4 不同pH下铁渗出的研究
    4.3 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs对 As(Ⅲ)的吸附机制探究
    4.4 本章小结
第五章 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs@Fe⁰“夹心型”复合材料对As(Ⅲ)深度去除初探
    5.1 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs@Fe⁰的材料表征
    5.2 Fe₃O₄@TAPB-PDA COFs@Fe⁰对As(Ⅲ)吸附效果初探
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录 简写符号的中英文全称对照
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
攻读硕士学位期间已申请的专利及获取奖项



本文编号：3873887