【摘要】：隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,重金屬污染已成為當(dāng)今世界最為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題之一,如何快速高效地處理重金屬污水也引起了眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。目前,重金屬離子污水的處理方法主要有化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法等。與傳統(tǒng)的重金屬污水處理技術(shù)相比,吸附法因其具有操作簡單、吸附劑可循環(huán)使用、成本低等優(yōu)點被認(rèn)為是一種很有前景的重金屬離子污水處理技術(shù)。海藻酸是從天然褐藻中提取出的一種天然吸附劑,由于其結(jié)構(gòu)中含有大量的-COOH和-OH,因此被廣泛應(yīng)用于重金屬離子污水的處理。然而,用于重金屬離子處理的海藻酸是一種致密的、非多孔的剛性材料,該材料的擴散系數(shù)低,導(dǎo)致其吸附動力學(xué)相對緩慢。此外,純的海藻酸機械強度較弱、結(jié)構(gòu)均勻性較差、材料易碎易坍塌。這些結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致海藻酸在重金屬離子的處理中表現(xiàn)出了一些不理想的性能�；谝陨虾Ｔ逅岬膬煞N主要缺陷,本文通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計來改善海藻酸在重金屬吸附過程中的動力學(xué)緩慢問題,即通過構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)來提高吸附過程中重金屬離子的傳輸性能。此外,本文以氧化石墨烯為增強劑來構(gòu)筑海藻酸復(fù)合材料,氧化石墨烯自身優(yōu)異的機械穩(wěn)定性能在一定程度上解決純的海藻酸易碎易坍塌等結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題,使得該復(fù)合材料有著良好的機械和再生性能。本文的研究工作主要包括以下兩個方面:(1)以聚苯乙烯微球為模板,氧化石墨烯為增強劑通過冷凍干燥技術(shù)制備了尺寸可調(diào)的納米級大孔海藻酸鈣/氧化石墨烯復(fù)合氣凝膠(mp-CA/GO)。將此復(fù)合氣凝膠用于重金屬離子的處理中,系統(tǒng)的研究了濃度、溫度、pH值以及接觸時間等條件對該復(fù)合氣凝膠吸附重金屬離子性能的影響;通過X射線光電子能譜(XPS)研究了該復(fù)合氣凝膠對重金屬離子的吸附機理;以硝酸為脫附劑對該復(fù)合氣凝膠的再生能力進(jìn)行了研究。得益于海藻酸優(yōu)異的金屬螯合能力以及納米結(jié)構(gòu)通道的設(shè)計,該復(fù)合氣凝膠在40 min內(nèi)達(dá)到吸附平衡,且對Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的最大吸附容量分別為368.2、98.1、183.6 mg/g。增強劑氧化石墨烯的存在,使得該復(fù)合氣凝膠在經(jīng)過20次吸附-脫附循環(huán)后,吸附損失率可以控制在5%以內(nèi)。吸附機理分析表明,mp-CA/GO吸附重金屬離子主要為離子交換和化學(xué)配位的協(xié)同作用。(2)以氧化石墨烯為增強劑,通過靜電紡絲技術(shù)制備出高機械強度的海藻酸納米復(fù)合纖維。得益于海藻酸復(fù)合纖維自身特有的大的比表面積以及優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道,該復(fù)合纖維對重金屬有著良好的吸附性能。通過分析溫度、濃度、pH值以及接觸時間等條件對該復(fù)合纖維吸附重金屬離子性能的影響,可以得出:吸附在30 min內(nèi)達(dá)到吸附平衡,吸附過程符合擬二級動力學(xué)模型;該復(fù)合纖維對Pb~(2+)和Cu~(2+)的最大吸附容量分別為386.5和102.4 mg/g,該值高于目前已報道的鉛離子或銅離子吸附劑的吸附容量;XPS等測試結(jié)果表明該復(fù)合纖維對重金屬離子的吸附為離子交換和化學(xué)配位的協(xié)同作用。
【學(xué)位授予單位】：安慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;O647.3;TB33
【圖文】：

重金屬廢水是指工業(yè)生產(chǎn)中排出的含有鉛、銅、鉻、鎘、汞、砷等重金屬離子的[3]，它們具有很強的毒性，且在環(huán)境中不易被分解，可通過食物鏈等形式在生物體性富集，對生物體造成極大的不可逆損傷。所以當(dāng)今各國對重金屬廢水的處理非常，尤其是含鉛和含銅廢水的處理。水體中鉛離子和銅離子的污染主要來自于電鍍、鉛蓄電池制造、礦石冶煉等工業(yè)過程中含鉛、銅廢水的排放，這些沒有經(jīng)過處理的含鉛和含銅廢水在排放后很容易人類的日常飲用水[4]。鉛離子在進(jìn)入人體后，其中小部分會以代謝廢物形式排出體外余大部分則會在人體內(nèi)富集。鉛離子對生物體的神經(jīng)系統(tǒng)有著很強的破壞作用，從發(fā)一系列的生理疾病。銅元素作為人體必需的微量元素，它在人體的代謝過程中有可忽視的作用。但是，過量銅元素的攝入也會出現(xiàn)中毒、器官損傷等一系列嚴(yán)重的問題[5-9]。因此，快速高效的解決鉛、銅等離子污染問題是我國當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)人體遭受重金屬離子污染的途徑有很多，可能是直接飲用了含有重金屬離子的水有可能是食用了被重金屬離子污染的動植物食品。重金屬離子進(jìn)入人體后便會在人富集，對人體的健康產(chǎn)生巨大威脅。人體遭受重金屬離子污染的具體路徑如下圖 1。

1.3 海藻酸鈉簡介1.3.1 海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)海藻酸鈉是從褐藻類中提取出的一種天然高分子，其分子由 β-D-甘露糖醛酸（β-annuronic，M）和 α-L-古洛糖醛酸（α-L-guluronic，G）按（1→4）鍵連接而成[20-22]子中含有大量的-COO-和-OH。當(dāng)向海藻酸鈉溶液中加入鈣離子等二價離子時，海藻分子中 G 單元上的鈉離子會與溶液中的二價陽離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，這使得海鈉分子中的結(jié)構(gòu)更為緊密，繼而形成相應(yīng)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，即凝膠材料[23]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 王俊宏;;水體中重金屬的來源及治理方法研究進(jìn)展[J];廣東化工;2014年17期

2 孟朵;倪才華;朱昌平;黃波;;改性海藻酸鈉絮凝劑的合成及其對重金屬離子的吸附性能[J];環(huán)境化學(xué);2013年02期

3 韓玲玲;曹惠昌;代淑娟;高淑玲;;重金屬污染現(xiàn)狀及治理技術(shù)研究進(jìn)展[J];有色礦冶;2011年03期

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 晉瑞杰;電化學(xué)聯(lián)合工藝實現(xiàn)含鎳廢水的資源化研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

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本文編號：2719390