本文關(guān)鍵詞：MOF-5基多孔碳吸附典型環(huán)境污染物的研究

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【摘要】：多孔碳材料由于具有高的比表面積以及良好的電化學(xué)性能,已經(jīng)在氣體儲存、催化劑載體等領(lǐng)域得到越來越廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)方法制備得到的多孔碳往往孔結(jié)構(gòu)無序而且不可控,因而限制了其應(yīng)用。因此,制備出性能更加優(yōu)越的多孔碳材料能夠加速多孔碳的應(yīng)用進(jìn)程。有研究表明,以金屬有機(jī)骨架(MOFs)為模板／前驅(qū)體碳化制備得到的多孔碳——MOF-基多孔碳不但孔結(jié)構(gòu)規(guī)則而且具有更高的比表面積,顯示了其在吸附領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力,而以MOF-基多孔碳作為吸附劑吸附去除水中的有機(jī)污染物卻未見報道。本論文將金屬有機(jī)骨架MOF-5 (Zn4O(BDC)3)為前驅(qū)體碳化制得的MOF-5基多孔碳(NPC)作為吸附劑應(yīng)用于典型環(huán)境污染物的吸附去除工作,并以磺胺甲惡唑(SMX)、雙酚A (BPA)和甲基橙(MO)為吸附質(zhì),考察NPC對有機(jī)污染物的吸附效果,探討溶液性質(zhì)對污染物吸附效果的影響。預(yù)期為日后NPC作為吸附劑應(yīng)用于水處理領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。圍繞以上研究內(nèi)容和目標(biāo)開展了以下幾個方面的工作：(1)以MOF-5為前驅(qū)體,采用直接碳化的方法制備NPC,并對其物理化學(xué)性能進(jìn)行表征。在1000℃,保溫8h的條件下,制備得到NPC的比表面積接近2000 m2/g,孔體積超過2 cm3/g。(2)考察NPC對SMX、BPA以及MO的吸附效果,并在相同條件下與單壁碳納米管(SWNT)以及粉末活性炭(PAC)進(jìn)行對比。研究表明,NPC對上述三種污染物的吸附動力學(xué)符合二級動力學(xué)模型,吸附等溫線符合Langmuir模型,且初始吸附速率按如下順序排列：MOSMXBPA。NPC對三種污染物的吸附容量均明顯高于SWNT及PAC,也高于已報道的其他吸附劑的吸附量。吸附效果受孔填充效應(yīng)、化合物的疏水性、溶液pH以及化合物pKa值等因素的影響。本論文采用NPC作為吸附劑,實(shí)現(xiàn)了典型環(huán)境污染物的有效去除,為NPC應(yīng)用于污染物吸附領(lǐng)域提供了理論依據(jù),促進(jìn)了NPC在水污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X505;O647.3

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本文編號：1261742