【摘要】：現(xiàn)代社會水體污染日趨嚴(yán)重,對環(huán)境及人體健康造成了極大危害。本文以柿單寧(PT)為原材料,經(jīng)功能化改性,得到三種不同的柿單寧生物質(zhì)吸附劑,研究了其對污水中的貴金屬離子、重金屬離子、有機(jī)染料的吸附性能。通過傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、熱重分析(TGA)、比表面測試(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、Zeta電位、光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)等手段對其進(jìn)行表征,探究其結(jié)構(gòu)、形貌等微觀信息;通過單因素實驗考察最佳吸附條件;通過等溫吸附,吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)研究,深層次的探索吸附機(jī)理;根據(jù)競爭吸附及可重復(fù)利用實驗,探究三種功能化柿單寧生物質(zhì)吸附劑的吸附特性及使用穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容如下:1.通過氧化石墨烯(GO)功能化PT,成功制備出PT-GO柿單寧生物質(zhì)吸附。研究了其在水溶液中對貴金屬離子Au~(3+)、Pd~(2+)、Ag~+的吸附性能;利用SEM、TGA、FTIR和Zeta電位測試對PT-GO進(jìn)行表征。吸附實驗結(jié)果顯示:Au~(3+)、Pd~(2+)、Ag~+的最大吸附容量分別達(dá)到1325.09 mg/g、797.66 mg/g、421.01 mg/g。PT-GO對Au~(3+)、Ag~+的等溫吸附過程適合用Langmuir模型描述,而Freundlich模型對Pd~(2+)擬合效果更佳。Au~(3+)、Pd~(2+)的吸附動力學(xué)可用pseudo-second-order動力學(xué)模型描述,而pseudo-first-order動力學(xué)模型更適合描述PT-GO對Ag~+的吸附過程。PT-GO對Au~(3+)、Pd~(2+)、Ag~+的吸附機(jī)理可以通過離子交換、靜電相互和物理吸附等解釋。因此PT-GO是去除貴金屬離子的理想生物質(zhì)吸附劑,拓展了柿單寧生物質(zhì)吸附劑在污水處理領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。2.通過殼聚糖(CS)功能化柿單寧(PT),成功制備出PT-CS柿單寧生物質(zhì)吸附劑。研究了其對水溶液中Pb(II)離子的吸附性能,并利用FT-IR、XRD、SEM、BET、XPS和Zeta電位等方法對PT-CS吸附Pb(II)離子的吸附機(jī)制進(jìn)行探索。結(jié)果顯示:PT-CS對Pb(II)離子的吸附機(jī)制有氧化反應(yīng),螯合反應(yīng)及靜電相互作用;經(jīng)Langmuir、Freundlich和Temkin等溫吸附模型擬合發(fā)現(xiàn),Langmuir模型對PT-CS吸Pb(II)過程的擬合效果最佳,PT-CS對Pb(II)離子的最大吸附容量達(dá)179.3 mg/g。PT-CS吸Pb(II)的吸附動力學(xué)過程可用pseudo-second-order動力學(xué)模型描述。經(jīng)熱力學(xué)計算發(fā)現(xiàn),PT-CS對Pb(II)的吸附過程為自發(fā)吸熱過程(ΔG~00、ΔH~00和ΔS~00)。由以上結(jié)論可知,PT-CS是一種處理廢水中Pb(II)離子污染的有效、低成本生物質(zhì)吸附劑。3.通過聚乙烯亞胺(PEI)功能化PT,成功制備出PT-PEI柿單寧生物質(zhì)吸附劑。研究了其對水溶液中陰離子染料-甲基橙(MO)的吸附特性。通過FT-IR、SEM、Zeta電位和TGA測試方法對PT-PEI進(jìn)行了表征;系統(tǒng)地進(jìn)行了一系列吸附實驗,對吸附過程進(jìn)行條件優(yōu)化;動力學(xué)模型擬合發(fā)現(xiàn),PT-PEI吸附MO過程遵循pseudo-second-order動力學(xué)模型,表明內(nèi)部擴(kuò)散是PT-PEI吸附MO的速率決定步驟。PT-PEI對MO的等溫吸附過程適合用Freundlich模型描述,且最大吸附量達(dá)225.74mg/g。PT-PEI吸附MO過程是可行、自發(fā)及吸熱的;MO在PT-PEI上的吸附機(jī)理受靜電相互作用、氫鍵作用、π-π相互作用主導(dǎo)。因此,PT-PEI是一種從水溶液中有效去除陰離子染料-甲基橙的高性能生物質(zhì)吸附劑。
【圖文】：

圖 1-1 水解單寧（a）、縮合單寧(b)和間苯三酚(c)基本單位柿子中潛藏著豐富的單寧，尤其在澀柿子的柿皮中居多，從其提取出來的縮合單其為柿單寧（PT），是被柿子行業(yè)丟棄的一種價格低廉且豐富的寶貴天然生物質(zhì)之一[30]，其分子結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。由于柿單寧中存在的豐富酚羥基可以與金

圖 1-2 柿單寧結(jié)構(gòu)§1.4 選題意義及研究內(nèi)容現(xiàn)國內(nèi)重金屬、貴金屬、有機(jī)染料等造成的水污染問題日體的健康造成極大的危害，所以不得不引起人們的高度辦法與治理材料，意義尤其重大。本論文的研究背景是基資源相對比較豐富，但由于此地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展限制，所以其粗狂，由于尾礦的任意堆放，開采時含各種金屬的污水任成了極大危害；同時由于其手工業(yè)的相對發(fā)展，，其間沒有控，所以同時也使許多有機(jī)質(zhì)污染物對其水環(huán)境造成極大者不得不對此高度重視，盡快找到合適的方法與材料對其。恰巧，廣西是種柿大省，尤其是恭城，其盛產(chǎn)澀柿。每
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O647.33;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696561