【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,電廠廢水中重金屬離子的脫除治理已顯得越發(fā)重要,其中汞離子由于明顯的持久性、生物蓄積性和毒性,已經(jīng)被許多國際機構(gòu)列為重要的污染物。2011年7月,中國環(huán)境保護部頒布《火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011,首次將汞作為新的控制指標(biāo),該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定2015年起,全部燃煤鍋爐汞及汞的化合物濃度限值為0.03mg·m~(-3)。金屬有機骨架材料(Metal Organic Framework,MOFs)作為一種新型功能性分子材料,具有其它材料無法比擬的結(jié)構(gòu)可控制和易功能化的特性。本文借鑒目前較成熟的幾種MOFs材料的制備方法,嘗試不同的制備條件,成功制備出三種新型的MOFs材料;對原始材料進行硫醇改性,制備出具有優(yōu)良脫汞能力的改性MOFs材料;以燃煤電廠脫硫廢水中汞離子為考察對象,分別以改性前后MOFs材料為研究對象,對含有汞離子的溶液進行吸附實驗研究,考察吸附時間、溫度、初始濃度、溶液初始pH值等因素對吸附性能的影響,對比分析不同材料吸附性能的差異;通過對實驗數(shù)據(jù)的動力學(xué)、等溫式及熱力學(xué)進行擬合,對已制備的MOFs材料進行吸附機理的研究。(1)以鈷離子作為金屬離子,對苯二甲酸和均苯三甲酸為有機配體,通過溶劑熱法成功制備出三種具有規(guī)則微觀形貌的新型MOFs材料,分別表示為D-MOFs、F-MOFs及Q-MOFs材料;通過室溫攪拌法對已制備的三種材料進行-SH修飾,成功合成出SH-D-MOFs、SH-F-MOFs及SH-Q-MOFs材料;(2)運用現(xiàn)代化分析技術(shù)(SEM、XRD、EDS、BET、TG和FTIR等),對改性前后材料的形貌、物相、晶型及元素組成等進行分析表征。結(jié)果表明:改性前材料具有規(guī)則的微觀形貌和優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性;通過溶劑熱合成法成功將鈷離子與有機配體進行組裝;通過室溫攪拌法,成功引入硫醇官能團,改性后材料熱穩(wěn)定性有所下降,但比表面積有所提高;隨著改性劑的增加,材料微觀形貌逐漸破損,但總體保持完整;(3)三種原始MOFs材料經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)脫汞能力相對較差,但通過硫醇改性后,吸附能力顯著提高,SH-D-MOFs材料在硫醇添加量為0.5ml、pH=5.5、T=35℃時,為最佳反應(yīng)條件,最大吸附量達到412.80mg·g~(-1);SH-F-MOFs材料和SH-Q-MOFs材料在硫醇添加量為1ml、pH=6、T=30℃時,為最佳反應(yīng)條件;最大吸附量分別達到614.00mg·g~(-1)和507.20mg·g~(-1);(4)對吸附后實驗數(shù)據(jù)的熱力學(xué)、動力學(xué)和等溫式進行擬合,結(jié)果顯示三種改性材料對Hg~(2+)的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,吸附過程主要是以表面吸附為主的擴散過程,且吸附過程主要受化學(xué)吸附機理的控制;通過熱力學(xué)擬合結(jié)果顯示,?G~00,表明吸附過程是自發(fā)過程;?H~00,表明吸附過程是放熱反應(yīng);?S~00,表明材料對Hg~(2+)的吸附過程中,固-液表面的混亂度增加;通過等溫線擬合結(jié)果顯示,材料對Hg~(2+)的吸附過程更符合Langmuir模型,說明材料對Hg~(2+)的吸附屬于單分子層吸附。
【圖文】：

圖 2-1 Hg2+的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線始溶液的配制-1的 Hg2+儲備液，分別稀釋至 800 mg·L-1、400 m-1，用于后期吸附實驗。吸附實驗改性前后 MOFs 材料于 100ml 錐形瓶中，加入 2住瓶口，放入超聲清洗機中超聲分散 5min，隨后置蕩速度為 120 rpm，一定時間后取出，靜置 10min改變?nèi)芤撼跏紳舛�、pH 值及溶液溫度等條件，探平行實驗，保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。附率的測定00100%C CC

參考目前較成熟的幾種 MOFs 材料（MIL-101、MOF-74 及 HKUST-1 等）的制備方法通過調(diào)整溶劑比，合成溫度及反應(yīng)時間等制備條件，確定了最佳的制備條件。由于 D-MOF材料吸附 Hg2+能力較差，參考相關(guān)文獻的改性方法，對煅燒溫度，硫醇添加量等因素進行實驗研究，，采取后期改性法將巰基官能團（-SH）成功修飾到 D-MOFs，成功制備出具有優(yōu)秀吸附能力的 SH-D-MOFs 材料。本章首先運用現(xiàn)代化分析技術(shù)（SEM、XRD、EDS、BET、TG 和 FTIR 等），對改性前后材料的形貌、物相、晶型及元素組成等進行分析表征，對所得結(jié)果進行分析。其次，以汞離子為考察對象，探索改性前后 D-MOFs 材料的吸附性能�？疾煳竭^程中，初始濃度、吸附時間、吸附劑用量、反應(yīng)溫度等對吸附性能的影響。最后，通過對實驗數(shù)據(jù)的熱力學(xué)、動力學(xué)和等溫式擬合，對吸附機理進行初步探討。3.1 D-MOFs 材料的表征3.1.1 XRD 表征
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X773

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊平;毛衛(wèi)民;;工程材料結(jié)構(gòu)原理[J];機械設(shè)計與研究;2016年06期

2 ;材料結(jié)構(gòu)研究所[J];中國水利;2008年02期

3 謝自能;貴金屬層狀覆合材料[J];貴金屬;1989年03期

4 趙桂蓮;;新型苯酚泡沫塑料[J];建材工業(yè)信息;1989年24期

5 杜彥良;;智能性材料結(jié)構(gòu)特性及其應(yīng)用[J];石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報;1992年01期

6 曾寶俊;;暗度陳倉——探究材料要有內(nèi)在結(jié)構(gòu)性[J];湖北教育(科學(xué)課);2018年02期

7 陳玉寶;王春;;優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)“玩”出聲音的科學(xué)[J];小學(xué)科學(xué)(教師版);2016年04期

8 馮夢月;研究材料結(jié)構(gòu)是自然課改革的重要課題[J];課程.教材.教法;1984年05期

9 王夢恕;衛(wèi)振海;張頂立;;材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)集合分析理論[J];工程力學(xué);2016年10期

10 聶景旭,杜彥良;形狀記憶合金在“智能性材料結(jié)構(gòu)”中的應(yīng)用研究[J];材料導(dǎo)報;1993年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王夢恕;衛(wèi)振海;張頂立;;材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)集合分析理論[A];第25屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2016年

2 高力明;;計算材料學(xué)與材料結(jié)構(gòu)的層次[A];中國硅酸鹽學(xué)會陶瓷分會2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

3 馮哲川;丘志仁;;[炷芟棟隲氃和微納}Pi說睦⑸浼翱繆Э撇牧轄峁溝難芯

本文編號：2679727