【摘要】：磷是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要元素之一,也是水質(zhì)檢測(cè)的重要指標(biāo),因此,水體中磷的檢測(cè)和脫除研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本研究第一部分合成了硝酸鋅改性介孔氧化硅納米微球介孔材料(Zn-MSN),研究了Zn-MSN對(duì)水中磷酸鹽的吸附性能,優(yōu)化了水中磷酸鹽的脫除條件。通過SEM、IR、TGA、XRD和氮?dú)馕矫摳奖碚骺芍?合成的Zn-MSN具有介孔結(jié)構(gòu)、外貌呈球形,其比表面積可達(dá)912.12m~2/g。Zn-MSN吸附劑對(duì)磷的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,吸附等溫線描述最符合Langmuir模型,在298K時(shí)最大單分子層吸附量為78.74mg/g,吸附過程是自發(fā)吸熱過程。正交試驗(yàn)確定磷的最佳脫除條件為:溫度為35°C、pH=2、吸附劑的投加量為0.5g/L、吸附時(shí)間為12h。并且Zn-MSN介孔材料重復(fù)使用3次后對(duì)磷的脫除率仍為80%。本研究第二部分以Zn-MSN為薄膜梯度擴(kuò)散技術(shù)(DGT)的結(jié)合相,構(gòu)建Zn-MSN-DGT裝置,用于富集檢測(cè)不同水體和土壤中的磷。Zn-MSN-DGT對(duì)加標(biāo)配制水中磷的累積量與累積時(shí)間呈線性關(guān)系(r~2=0.9989),回收率為96.4%。Zn-MSN-DGT對(duì)磷的測(cè)量在離子強(qiáng)度(0.00001-0.1mol/LNaNO_3)和pH(2-10)范圍內(nèi)沒有顯著性差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用Zn-MSN-DGT采樣技術(shù)與鉬酸銨分光光度(AMS)法相結(jié)合可用于不同水體和土壤中磷的原位采集和測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：渤海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X830;O647.3
【圖文】：

基官能團(tuán)固定在介孔二氧化硅上，然后與金屬陽離子配位或質(zhì)子化以提供活性位點(diǎn)磷酸鹽被吸收。為了優(yōu)化這種吸附劑的性能，實(shí)現(xiàn)官能團(tuán)的高負(fù)載量，要使有機(jī)官散均勻，并且孔徑大小也是至關(guān)重要的。目前使用的方法有兩種，即合成后嫁接和法合成官能化的介孔二氧化硅材料。合成后嫁接是在有機(jī)硅烷與表面硅烷醇基團(tuán)縮合后，將官能部分“嫁接”到介孔硅上（圖 1-2a）。該方法表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)，特別的是此方法適用于各種類型的介孔硅并且不破壞二氧化硅自身的介孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)然也存在缺點(diǎn)，其中之一就是難以控制硅上有機(jī)官能團(tuán)的分布情況。具體表現(xiàn)為有機(jī)配體傾向于在介孔入口附近官能化，小了介孔二氧化硅材料的有效孔徑。共縮合法（圖 1-2b）也稱為一鍋法或直接合成法，通過水解反應(yīng)使二氧化硅前驅(qū)面活性劑和有機(jī)硅烷進(jìn)行縮合組成凝膠�？梢跃_控制引入的有機(jī)官能團(tuán)的量；使能團(tuán)在材料表面均勻分布；在發(fā)生官能化時(shí)保持孔徑和密度；并減少合成時(shí)間和成外，在共縮合期間合成凝膠中大量添加有機(jī)硅烷使吸附劑部分甚至完全形成無序的構(gòu)，也是其具有吸附性能的原因。一般使用氟離子或模板劑（如具有長(zhǎng)烷基鏈的羧硫酸鹽）來幫助介孔二氧化硅官能團(tuán)完成共縮合。

圖 1-3.金屬配位的乙二胺（EDA）官能化 MCM-41 的吸附Fig1-3 Adsorption of metal-coordinated ethylenediamine (EDA)-functionalized MCM-411.2 質(zhì)子化的氨基官能化介孔二氧化硅材料如圖 1-4 所示，包括 MCM-48，SBA-15 和 MCM-41 在內(nèi)的介孔二氧化硅可以通過或共縮合作用而被單氨基、二氨基和三氨基官能團(tuán)修飾，將所得的氨基官能化的化硅浸入酸性（HCl）介質(zhì)中，其中氨基官能團(tuán)質(zhì)子化形成銨活性位點(diǎn)以捕獲磷酸子，質(zhì)子化的氨基官能化介孔二氧化硅吸附量大大增加，并且吸附劑可以通過 N再生循環(huán)使用[54-57]。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，與修飾的 MCM-41 相比，氨基官能化的 MCSBA-15 對(duì)磷的去除率更高，這主要因?yàn)?MCM-48 是緊密聯(lián)系的介孔材料，SBA-1內(nèi)具有較好的傳質(zhì)，而 MCM-41 屬于完全分離的圓柱形孔[58]。與通過合成后接枝料相比，通過共縮合產(chǎn)生的氨基官能化二氧化硅材料由于有機(jī)官能團(tuán)占據(jù)了孔隙，減小了其比表面積（BET）和孔體積（Vp）；同時(shí)，共結(jié)合后方法可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)排序[58.59]。因此，使用后合成接枝合成的氨基官能化的 MCM-41，MCM-48

【參考文獻(xiàn)】

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1 王軍霞;李莉娜;陳敏敏;封雪;秦承華;唐桂剛;景立新;;中國(guó)重點(diǎn)污染源總磷、總氮排放狀況研究[J];環(huán)境污染與防治;2015年10期

2 馮麗鳳;劉寶敏;袁東星;;海水中痕量重金屬的薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)原位富集[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

3 王文娟;張海鵬;韓玉香;鄭壽榮;許昭怡;;磁性Fe_3O_4@SiO_2@ZrO_2對(duì)水中磷酸鹽的吸附研究[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2014年12期

4 李光輝;王桂玉;占國(guó)將;陳巧麗;;聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁鐵除磷效果對(duì)比研究[J];上海化工;2014年08期

5 孟順龍;裘麗萍;陳家長(zhǎng);徐跑;;污水化學(xué)沉淀法除磷研究進(jìn)展[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2012年35期

6 張瑩琪;馮文珊;陳林;;孔雀綠-磷鉬雜多酸分光光度法測(cè)定水樣中磷的含量[J];工業(yè)水處理;2011年12期

7 陳宏;范洪濤;崔小莉;張穎;隋殿鵬;董佳;孫挺;;薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展[J];理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè));2011年03期

8 解鋒;李穎飛;;土壤中磷的形態(tài)及轉(zhuǎn)化的探討[J];楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2011年01期

9 吳怡;鄧天龍;徐青;郭亞飛;廖夢(mèng)霞;;水環(huán)境中磷的賦存形態(tài)及其分析方法研究進(jìn)展[J];巖礦測(cè)試;2010年05期

10 范洪濤;隋殿鵬;陳宏;董佳;臧淑艷;孫挺;;原位被動(dòng)采樣技術(shù)[J];化學(xué)進(jìn)展;2010年08期

本文編號(hào)：2722203