【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,廢水中污染物的種類(lèi)越來(lái)越復(fù)雜,其中難降解有機(jī)物污染物和重金屬污染物的復(fù)合污染物對(duì)環(huán)境造成的危害日趨嚴(yán)重。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)物和有機(jī)物、重金屬和重金屬之間的復(fù)合污染的研究較多,并取得了較好的研究成果。但是對(duì)有機(jī)物和重金屬之間的復(fù)合污染研究甚少,實(shí)際廢水中基本上都含有有機(jī)物和重金屬的復(fù)合污染物。眾所周知,傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)都是針對(duì)單一污染物的廢水進(jìn)行研究分析的。因此,探究一種去除復(fù)合污染物的處理技術(shù),將氧化有機(jī)物污染物和還原重金屬污染物反應(yīng)結(jié)合起來(lái)將具有一定的實(shí)際意義。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的結(jié)果如下:(1)采用模板法成功制備出氮摻雜納米中空碳球(NHCS),并作為吸附材料用于去除廢水中的雙酚A(BPA)。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、高分辨率透射電鏡(HRTEM)、N_2脫吸附測(cè)試技術(shù)手段,對(duì)NHCS材料的微觀結(jié)構(gòu)和比表面積進(jìn)行分析。在吸附實(shí)驗(yàn)中,考察了不同pH值和吸附劑投加量對(duì)NHCS材料對(duì)BPA吸附效果的影響,采用了吸附動(dòng)力學(xué)方程、吸附等溫線(xiàn)和吸附熱力學(xué)方程對(duì)吸附行為和機(jī)制進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)溶液初始pH值為6時(shí),NHCS對(duì)BPA的最大吸附量達(dá)到了171.6 mg/g,吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程和Freundlich吸附等溫線(xiàn)模型,吸附熱力學(xué)參數(shù)ΔG為負(fù)值,表明該吸附過(guò)程為自發(fā)過(guò)程,為下一步實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。(2)利用氧化還原原理,通過(guò)水熱法將二氧化錳(MnO_2)負(fù)載到NHCS上,成功制備出MnO_2@NHCS納米復(fù)合材料,并將其作為吸附-氧化材料用于降解廢水中的BPA。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、高分辨率透射電鏡(HRTEM)和X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)等對(duì)MnO_2@NHCS納米復(fù)合材料進(jìn)行了分析表征。在去除BPA實(shí)驗(yàn)中,系統(tǒng)地探究了MnO_2@NHCS劑量、pH、污染物初始濃度、溫度和腐殖酸對(duì)BPA去除反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:在最佳條件下,10 min內(nèi)BPA的去除率達(dá)到了95.3%,完全降解BPA只需要30min。將MnO_2@NHCS材料重復(fù)使用3次后,BPA的去除率仍然超過(guò)85%,這證明了MnO_2@NHCS材料具有較好的重復(fù)性能和穩(wěn)定性(3)采用原位聚合法成功地將聚苯胺(PANI)生長(zhǎng)于NHCS上,制備出PANI@NHCS納米復(fù)合材料,并將其應(yīng)用于廢水中六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))的降解。研究了PANI@NHCS劑量、pH、污染物初始濃度、反應(yīng)時(shí)間和共存離子對(duì)PANI@NHCS降解Cr(Ⅵ)效果的影響,并采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、高分辨率透射電鏡(HRTEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、比表面積(BET)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和拉曼光譜(Raman)對(duì)PANI@NHCS材料進(jìn)行了形貌表征。此外,還運(yùn)用吸附動(dòng)力學(xué)方程、吸附等溫線(xiàn)和吸附熱力學(xué)方程對(duì)吸附行為和機(jī)制進(jìn)行探究。結(jié)果表明:在最佳反應(yīng)條件下,PANI@NHCS對(duì)Cr(Ⅵ)的最大吸附量達(dá)到了248.1 mg/g,吸附平衡時(shí)的數(shù)據(jù)更好地符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir吸附等溫線(xiàn)模型,吸附熱力學(xué)結(jié)果表明該吸附過(guò)程是自發(fā)的吸熱反應(yīng)。共存離子干擾實(shí)驗(yàn)和循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PANI@NHCS材料具有較好的選擇性和穩(wěn)定性。(4)進(jìn)一步采用水熱法、原位聚合法分別將MnO_2和PANI負(fù)載到NHCS上,成功制備出三元PANI@MnO_2@NHCS復(fù)合材料,并用于處理廢水中的Cr(Ⅵ)和BPA。探究了污染物初始濃度比、pH、PANI@MnO_2@NHCS劑量對(duì)降解效果的影響,并采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和X射線(xiàn)衍射(XRD)對(duì)三元復(fù)合材料進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明:在最佳反應(yīng)條件下,Cr(Ⅵ)和BPA的去除率分別為90.4%、95.7%。重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PANI@MnO_2@NHCS具有很好的穩(wěn)定性和高效性。
【圖文】：

大學(xué)碩士學(xué)位論文 叫做新型碳納米材料。圖 1-1 是幾種不同碳納米材料的原子結(jié)構(gòu)圖。納米材料具有穩(wěn)定性高、比表面積大、強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，也被作為復(fù)合材材料。它們不僅可以用于催化、貯氫領(lǐng)域，而且正在作為吸附劑被廣泛染物的處理方面。納米材料具有應(yīng)用廣泛、耐腐蝕、對(duì)環(huán)境不易造成污染及具有特殊的表優(yōu)勢(shì)，使其成為了一種較好的非金屬催化劑。以往在電化學(xué)領(lǐng)域常將活璃碳作為催化劑[20,21]，現(xiàn)在越來(lái)越多的人注意到富勒烯、碳納米管和石的優(yōu)勢(shì)，為發(fā)展新穎的碳基催化劑、提高催化性能提供了新的方向[22-

技術(shù)路線(xiàn)圖
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2664979