本文選題：聚氨酯泡沫塑料 + 雙硫腙��； 參考：《長(zhǎng)安大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鎘、汞、鉛是環(huán)境中具有強(qiáng)烈生理毒性的重金屬元素,其毒性大、難降解并易在農(nóng)作物內(nèi)富集從而對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)健康造成危害。鎘、汞、鉛在水體中常以離子(Cd2+,Hg2+,Pb2+)或膠體等形態(tài)存在,經(jīng)工業(yè)廢水排放及化學(xué)燃料的燃燒等形式使周邊水質(zhì)受到重金屬污染,嚴(yán)重危害動(dòng)植物生存環(huán)境。目前,鎘、汞、鉛污染廢水處理方法可概括為生物、物理、化學(xué)三大類(lèi),但現(xiàn)有方法對(duì)痕量鎘、汞、鉛污水,尤其是飲用水,難以做到深度去除、成本低廉、無(wú)二次污染等。本研究致力于針對(duì)鎘、汞、鉛處理開(kāi)發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的新型吸附材料,并運(yùn)用多種表征手段和測(cè)試方法對(duì)其物化性能及其吸附性能與機(jī)理進(jìn)行探討研究。本文的研究思路、理論依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容要點(diǎn)為:(1)聚氨酯泡沫塑料(PU)具有成本低廉、性能穩(wěn)定、環(huán)保、易與水體分離等優(yōu)點(diǎn),雙硫腙分子(H2D2)具有對(duì)Cd2+,Hg2+,Pb2+離子的螯合配位特性。本文以聚氨酯泡沫塑料為骨架,利用其分子鏈單元結(jié)構(gòu)中含有的NH-活性中心,根據(jù)Mannich反應(yīng)原理接枝螯合吸附基團(tuán)雙硫腙,合成了一類(lèi)新型吸附材料,并分別考察合成制備過(guò)程中溶液p H,時(shí)間,物料比以及溫度因素對(duì)雙硫腙接枝率的影響,獲得了最佳合成條件,對(duì)接枝前后的聚氨酯泡沫塑料樣品紅外光譜圖進(jìn)行比較分析,結(jié)果表明雙硫腙成功接枝到聚氨酯骨架上,由此得到了合成工藝簡(jiǎn)單且雙硫腙接枝率高達(dá)96.51%的螯合泡塑吸附材料。(2)對(duì)螯合泡塑(grafted PU)靜態(tài)吸附水體中Cd2+,Hg2+,Pb2+性能和機(jī)理進(jìn)行研究,通過(guò)單因素(溶液p H,接枝時(shí)間,物料比、溫度及共存離子)實(shí)驗(yàn),獲得靜態(tài)吸附過(guò)程的最佳性能參數(shù)。結(jié)果表明,螯合泡塑吸附材料對(duì)Cd2+,Hg2+,Pb2+具有明顯的吸附作用,在最佳吸附條件下,5mg/L含Cd2+廢水、8mg/L含Hg2+廢水、5mg/L含Pb2+廢水經(jīng)一次吸附后去除率分別達(dá)到99.95%、99.99%、99.96%,溶液中Cd2+、Hg2+、Pb2+含量分別降為0.0025mg/L、0.0008mg/L、0.002mg/L,均低于WHO飲水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的重金屬離子排放限值,遠(yuǎn)低于排放要求。常見(jiàn)離子對(duì)吸附過(guò)程的影響可忽略不計(jì)。本文探討了酸洗法對(duì)負(fù)載三種離子的螯合泡塑的靜態(tài)洗脫性能,表明負(fù)載Cd2+、Pb2+的螯合泡塑洗脫效果良好,洗脫率達(dá)到98%以上,但二次吸附效果不如首次吸附。Hg2+的螯合泡塑洗脫效果不太理想,有待于進(jìn)一步地研究。(3)采用吸附柱法,考察了動(dòng)態(tài)吸附、洗脫條件與性能。結(jié)果表明相同條件下,三種重金屬離子的動(dòng)態(tài)飽和吸附量較接近于靜態(tài)飽和吸附量,同時(shí)動(dòng)態(tài)洗脫峰較集中,脫附率較高。(4)利用FT-IR和EDS對(duì)吸附前后螯合泡塑進(jìn)行了表征,表明Cd2+,Hg2+,Pb2+成功固載在螯合泡塑吸附材料上。利用Langmuir,Freundlich等溫吸附模型對(duì)吸附結(jié)果進(jìn)行擬合,表明吸附過(guò)程更好地符合Langmuir模型,說(shuō)明該過(guò)程屬于Langmuir單分子層吸附機(jī)理。吸附動(dòng)力學(xué)研究表明二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)能更好地描述整個(gè)吸附過(guò)程及離子間的擴(kuò)散是主要控速步驟。計(jì)算了吸附過(guò)程的活化能,表示該過(guò)程為螯合吸附。另外,熱力學(xué)研究表明螯合泡塑吸附材料對(duì)Cd2+,Pb2+的吸附屬于自發(fā)、熵減的放熱過(guò)程,對(duì)于Hg2+的吸附屬于自發(fā)、熵增的吸熱過(guò)程。(5)利用實(shí)驗(yàn)所得參數(shù),初步設(shè)計(jì)和計(jì)算了螯合泡塑處理重金屬離子工業(yè)廢水的工藝參數(shù)和條件,證實(shí)了此工藝的實(shí)際可行性。本文合成的新型重金屬離子吸附材料尚未見(jiàn)報(bào)道,其具備低成本、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn),合成工藝簡(jiǎn)單,綠色環(huán)保,對(duì)水體中Cd2+,Hg2+,Pb2+表現(xiàn)出顯著的吸附性能。實(shí)驗(yàn)得到的最佳吸附條件比較接近大多數(shù)工業(yè)廢水化學(xué)環(huán)境,且重金屬離子與吸附材料結(jié)合穩(wěn)定,不易脫附,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,可以較好地實(shí)現(xiàn)被污水體凈化目的,有望應(yīng)用到實(shí)際中。本文將低成本的聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性,使其具備螯合吸附重金屬離子能力,為合成其它以聚氨酯泡沫塑料為骨架的復(fù)合新型材料在廢水處理領(lǐng)域的研究應(yīng)用提供了新思路。
[Abstract]:Cadmium , mercury and lead are the heavy metal elements which have strong physiological toxicity in the environment . It is highly toxic and difficult to degrade and is easy to be enriched in crops . It has the advantages of low cost , stable performance , environmental protection , easy separation of Cd , Hg and Pb . The effects of time , material ratio and temperature on the grafting rate of dithizone were studied . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) in the water was 99.95 % , 99.99 % and 99.96 % , respectively . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) in the solution was 99.95 % , 99.99 % and 99.96 % respectively . ( 3 ) The adsorption column method was used to study the dynamic adsorption , elution conditions and performance . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) was the main controlling step .

【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ424;X703

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本文編號(hào)：1785753