酸性環(huán)境影響了一般材料對(duì)鎘的吸附性能,使鎘污染治理問(wèn)題變得更加棘手,因此發(fā)展在酸性環(huán)境下吸附鎘的新型材料具有重要意義。本文將具有強(qiáng)抗酸性的材料摻入三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,一方面整體增強(qiáng)了抗酸性吸附能力,另一方面通過(guò)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制抗酸性材料的聚集,增大其與鎘離子的接觸面積,兩者形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在此基礎(chǔ)上制備了兩種新的有機(jī)-無(wú)機(jī)/有機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料,即MoS_4-LDH-PP(LDHS-PP)和黃腐酸-PP(FA-PP)。所取得的主要結(jié)果如下:摻入層狀水滑石MoS_4-LDH后的聚丙烯酰胺/丙烯酸鈉水凝膠(PP)表面有較大變化,制備的LDHS-PP材料呈相互交錯(cuò)或重疊的不規(guī)則層狀三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),孔隙豐富,有大量鉬與硫元素存在于材料上,XRD圖譜中顯示出明顯的MoS_4-LDH的特征衍射峰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,LDHS-PP在弱酸性條件下吸附鎘的效果較PP有明顯提高,當(dāng)pH為3.0時(shí),PP的去除率為0,而0.5%、1%和2%的LDHS-PP的去除率分別為21.33%、45.65%和24.60%,以1%LDHS-PP的抗酸吸附效果最佳。Sips模型擬合后得出LDHS-PP的吸附容量都高于PP(1893.09 mg/g),且1%LDHS-PP(2789.58 mg/g)的吸附容量最高。LDHS-PP類材料對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附過(guò)程約60~90 min左右達(dá)到平衡,且符合假一級(jí)和假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。隨著鈉離子濃度的提高,材料對(duì)鎘的去除效果均有不同程度的降低,當(dāng)鈉離子濃度增至100 mM時(shí),2%LDHS-PP的抗鈉鹽干擾能力較其他兩種較好,去除率為42.64%。XPS圖譜中對(duì)比LDHS-PP材料吸附鎘前后硫元素變化結(jié)果顯示,主要是有大量MoS_3與Cd結(jié)合形成CdS,從而強(qiáng)化了對(duì)Cd的抗酸性吸附作用。摻入黃腐酸后的水凝膠PP表面變得較為粗糙,FTIR圖譜顯示,添加黃腐酸后的水凝膠PP,官能團(tuán)的數(shù)量有明顯增加,從而可以提高FA-PP復(fù)合材料的吸附性能,FA-PP在弱酸性條件下吸附效果良好,當(dāng)pH為4.0時(shí),PP的去除率為36.70%,而1%、2%、3%和4%的FA-PP的去除率分別為62.30%、67.00%、75.17%和65.84%,以3%FA-PP的抗酸性吸附效果最佳,Sips模型擬合FA-PP的吸附容量高于PP,其中3%FA-PP(4656.25mg/g)的吸附容量最高,FA-PP類材料對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附作用主要發(fā)生在前20 min,幾乎同時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),且R~2都高于0.95,表明假一級(jí)模型和假二級(jí)模型都符合該吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程。隨著鹽離子濃度升高,鎘離子的去除效果均受到不同程度影響,其中以3%FA-PP對(duì)鈉離子的抗干擾能力最強(qiáng),當(dāng)鈉離子濃度升至100 mM時(shí),其去除效果仍保持在50%以上。對(duì)比FA-PP材料吸附鎘前后氧元素的變化,主要為C=O和-COOR官能團(tuán)的消耗,可知摻入了黃腐酸后材料對(duì)鎘的吸附主要是配位絡(luò)合吸附為主,從而黃腐酸中大量的羧酸與鎘形成螯合作用,增加其抗酸性�？傊�,本論文利用MoS_4-LDH和黃腐酸摻入三維網(wǎng)絡(luò)狀材料中,不僅增大了其俘獲重金屬離子的能力,且提高了材料的抗酸吸附性能;本研究針對(duì)酸性廢水或酸性土壤重金屬鎘污染的治理提供新的材料。
【學(xué)位單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33;X505
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1 水體中重金屬污染的概述
        1.1 重金屬污染的現(xiàn)狀
        1.2 水環(huán)境中鎘的來(lái)源與分布
            1.2.1 水體中鎘的來(lái)源
            1.2.2 鎘在水體中的形態(tài)及分布
        1.3 鎘在水體中的危害
            1.3.1 鎘對(duì)人體和動(dòng)物的影響
            1.3.2 鎘對(duì)植物和微生物的影響
        1.4 水體重金屬鎘修復(fù)措施
        1.5 抗酸性吸附材料研究進(jìn)展
    2 三維網(wǎng)絡(luò)材料吸附技術(shù)
        2.1 三維網(wǎng)絡(luò)材料的概念
        2.2 三維網(wǎng)絡(luò)材料的制備
        2.3 三維網(wǎng)絡(luò)材料的應(yīng)用
    3 本課題的研究?jī)?nèi)容及選題意義
        3.1 研究?jī)?nèi)容
        3.2 研究意義
第二章 四硫代鉬酸銨三維網(wǎng)絡(luò)材料的制備及吸附鎘的研究
    1 實(shí)驗(yàn)部分
        1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        1.3 四硫代鉬酸銨水滑石的制備
3-LDH的制備'>            1.3.1 CO₃-LDH的制備
3-LDH的制備'>            1.3.2 NO₃-LDH的制備
4-LDH的制備'>            1.3.3 MoS₄-LDH的制備
            1.3.4 LDHS-PP的制備
        1.4 實(shí)驗(yàn)方法
            1.4.1 pH干擾實(shí)驗(yàn)
            1.4.2 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)
            1.4.3 鹽離子干擾實(shí)驗(yàn)
            1.4.4 吸附容量實(shí)驗(yàn)
    2 結(jié)果與討論
        2.1 材料的表征
            2.1.1 材料的SEM
            2.1.2 材料的XRD
        2.2 不同因素對(duì)吸附反應(yīng)的影響及機(jī)制
            2.2.1 pH的影響
            2.2.2 吸附容量
            2.2.3 吸附動(dòng)力學(xué)
            2.2.4 鹽離子干擾實(shí)驗(yàn)
            2.2.5 吸附機(jī)制分析
    3 本章小結(jié)
第三章 黃腐酸三維網(wǎng)絡(luò)材料的制備及吸附鎘的研究
    1 實(shí)驗(yàn)部分
        1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        1.3 黃腐酸的提純
        1.4 黃腐酸三維網(wǎng)絡(luò)材料的制備
        1.5 實(shí)驗(yàn)方法
            1.5.1 pH干擾實(shí)驗(yàn)
            1.5.2 吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)
            1.5.3 吸附容量實(shí)驗(yàn)
            1.5.4 鹽離子干擾實(shí)驗(yàn)
    2 結(jié)果與討論
        2.1 材料的表征
            2.1.1 材料的SEM
            2.1.2 材料的FTIR
        2.2 不同因素對(duì)吸附反應(yīng)的影響及機(jī)制
            2.2.1 pH的影響
            2.2.2 吸附動(dòng)力學(xué)
            2.2.3 吸附容量
            2.2.4 鹽離子干擾實(shí)驗(yàn)
            2.2.5 吸附機(jī)制分析
    3 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
    1 結(jié)論
    2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2843942