本文關鍵詞：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性能,已經在氣體儲存、催化劑載體等領域得到越來越廣泛的關注。傳統方法制備得到的多孔碳往往孔結構無序而且不可控,因而限制了其應用。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用進程。有研究表明,以金屬有機骨架(MOFs)為模板／前驅體碳化制備得到的多孔碳——MOF-基多孔碳不但孔結構規(guī)則而且具有更高的比表面積,顯示了其在吸附領域巨大的應用潛力,而以MOF-基多孔碳作為吸附劑吸附去除水中的有機污染物卻未見報道。本論文將金屬有機骨架MOF-5 (Zn4O(BDC)3)為前驅體碳化制得的MOF-5基多孔碳(NPC)作為吸附劑應用于典型環(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,考察NPC對有機污染物的吸附效果,探討溶液性質對污染物吸附效果的影響。預期為日后NPC作為吸附劑應用于水處理領域提供實驗依據和理論基礎。圍繞以上研究內容和目標開展了以下幾個方面的工作：(1)以MOF-5為前驅體,采用直接碳化的方法制備NPC,并對其物理化學性能進行表征。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)進行對比。研究表明,NPC對上述三種污染物的吸附動力學符合二級動力學模型,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、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,實現了典型環(huán)境污染物的有效去除,為NPC應用于污染物吸附領域提供了理論依據,促進了NPC在水污染控制領域的應用和發(fā)展。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X505;O647.3

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本文編號：1261742