染料在紡織、橡膠、塑料和制革等工業(yè)中有廣泛應(yīng)用,但是在染色過程中有殘留染料污染水體,其中吸附是一種有效的方法。研究發(fā)現(xiàn)三維(3D)多級孔納米結(jié)構(gòu)因其超高的比表面積、結(jié)構(gòu)層次多樣、孔徑范圍寬而在許多領(lǐng)域備受關(guān)注。硼酸鹽廣泛用于阻燃、熒光、非線性光學(xué)、電池和吸附等領(lǐng)域,是一類多功能材料。多孔硼酸鹽具有熱穩(wěn)定性好、無毒且價(jià)廉和可再生等優(yōu)點(diǎn),可用作有機(jī)染料廢水的處理。而且我國擁有豐富的鹽湖硼鎂資源,開采利用的意義重大。因此,如何設(shè)計(jì)和開發(fā)廉價(jià)的、高性能的、分散性好的新型吸附材料是廢水處理的關(guān)鍵所在。然而,3D多級硼酸鹽納米結(jié)構(gòu)的報(bào)道卻很少,并且合成方法單一,主要是溶劑熱法、表面活性劑輔助的水熱合成。為了拓寬3D硼酸鹽納米結(jié)構(gòu)制備的新方法,同時(shí)充分利用豐富的硼鎂資源并深入研究制備條件對形貌、結(jié)構(gòu)及其吸附性能的影響,所以,開展新型硼酸鎂多級孔結(jié)構(gòu)材料的制備及其吸附性能研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用無模板水熱法、相轉(zhuǎn)化法和熱轉(zhuǎn)化法分別制備了 3種硼酸鎂2MgO B2O3 H2O、7MgO·2B2O3.7H20和3MgO B2O3多級孔納米結(jié)構(gòu)材料,通過XRD、TGA、FT-IR、EDS、FESEM和FTEM等手段對其進(jìn)行了物相和結(jié)構(gòu)表征,分別研究了它們在處理模擬染料廢水中的吸附性能。具體內(nèi)容如下:(1)以Mg(NO3)2·6H20和NH4B5O8·4H20為原料,利用無模板水熱可控制備了多級孔2MgO·B2O3·H20(MBO);進(jìn)行了多組對照實(shí)驗(yàn),考察了硼與鎂的配比、溫度、溶劑及其配比等條件對2MgO·B203·H20硼酸鎂形貌及尺寸大小的影響。通過考察時(shí)間對其形貌的影響,并且提出了微球生長的機(jī)制。該微球的比表面積為93.64 m2/g,研究了其對剛果紅的吸附性能,該結(jié)果顯示對剛果紅(CR)的最大吸附量是183.15 mg/g,吸附過程符合二級動(dòng)力學(xué)和Langmuir等溫線。因此,MBO微球可被作為廢水處理的一種潛在的吸附劑。(2)以活性MgO、MgC12·6H20和H3BO3為原料,在室溫件下結(jié)晶得到氯柱硼鎂石(CP)前驅(qū)體;然后以CP為原料,在水熱條件下,可控制備出7MgO·2B2OO3·7H20納米片構(gòu)筑的花球狀納米結(jié)構(gòu)。同時(shí)考察了原料、溶液濃度、超聲、表面活性劑種類以及溶劑等條件對7MgO·2B203.7H20形貌以及尺寸大小的影響。將上述制得的7MgO·2B203·7H20花球置于坩堝中,在700℃條件下焙燒3.5h,通過熱轉(zhuǎn)化制得花球狀3MgO·B203納米結(jié)構(gòu)。7MgO·2B203·7H20和3MgO·B203兩種硼酸鎂多級孔微球的比表面積分別為103.62 m2/g和46.10 m2/g。(3)在表征基礎(chǔ)上,進(jìn)行兩種硼酸鎂7MgO·2B203·7H20和3MgO·B203多級孔花球?qū)R模擬廢水的吸附動(dòng)力學(xué)、等溫曲線、熱力學(xué)分析及其吸附機(jī)制研究。研究結(jié)果表明,吸附均滿足準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir模型;7MgO·2B203·7H20微球比3MgO·B203微球的吸附效果好,其對CR的最大吸附量分別為202.84 mg/g和170.07 mg/g。吸附的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,該吸附容易發(fā)生且是自發(fā)的吸熱過程。
【學(xué)位單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;X703
【部分圖文】：

面要從源頭上控制，比如，通過改進(jìn)工藝，提高原料利用率，從源頭上實(shí)現(xiàn)工業(yè)??廢水的低排放或零排放，而另一方面要探索高效低廉的綠色方法對有機(jī)染料廢水??處理，努力使之對環(huán)境的污染程度降到最小。當(dāng)前水處理的技術(shù)和工藝［１１］，如圖１－１，??包括絮凝法［１２］、氧化法、反滲透法［１３］、電化學(xué)氧化法［１４］、生物法［８，１５］、沉淀法、??膜分離技術(shù)和多孔材料的吸附［１６］等。然而，使用氧化法的主要缺點(diǎn)是在可生物降??解染料的過程中可能會(huì)產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，這不利于徹底清除污染物。盡管電化學(xué)??法能產(chǎn)生與染料作用的羥基自由基，使之轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳簡單的氧化物，但??該方法有耗能、高成本，且在電極上容易發(fā)生副反應(yīng)等缺點(diǎn)。近年來，生物處理??染料廢水的結(jié)果表明，染料的去除效率較好，并且染料的去除過程不會(huì)產(chǎn)生二次??污染，而生物法只能去除可溶性的染料，同時(shí)需要苛刻的環(huán)境條件。膜分離技術(shù)??雖有分離高效、工藝簡單、不涉及化學(xué)反應(yīng)、無二次污染、無廢物產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)［１７］

工領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸。許多策略己用于增強(qiáng)其穩(wěn)定性，比如介孔材料的表面改性、??鹽處理、接枝法和晶化無定型介孔墻等策略［２３］。介孔材料的合成機(jī)理主要是液晶??模板和協(xié)同機(jī)制，圖１－２為液晶模板機(jī)制的示意圖［２４］。六角形排列的柱狀膠束可??能是硅酸鹽離子的存在所介導(dǎo)的，圖中淺灰色的代表表面活性劑的極性基團(tuán)位于??外面，而深灰色的硅酸鹽物種占據(jù)了圓柱之間的空隙。最后的鍛燒步驟燒掉了原??來的有機(jī)物種，留下了無機(jī)物質(zhì)的空心圓柱體。??Ｈｅｘａｇｏｎａｌ??ａｒｒａｙ??．ＭＸ?，麵??ＭＣＭ－４１??圖１－２液晶模板機(jī)理示意圖??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌ?ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??４??

與微孔材料相比，介孔材料的孔徑較大，可對其進(jìn)行改性從而得到功能化的??介孔材料，所以在儲能、工業(yè)催化、吸附、電化學(xué)等領(lǐng)域有很好的發(fā)展前途。介??孔材料大多采用模板合成法，其具體合成方法［２５］見
【參考文獻(xiàn)】

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1 陳愛民;汪晶;薄盈盈;劉銳;顧培;潘再法;胡軍;;多級結(jié)構(gòu)Mg_3B_2O_6∶Eu~(3+)花狀微球的制備、表征及其發(fā)光性能[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2015年08期

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本文編號：2893665