本文關鍵詞：新型材料對水中納米微粒和多種重金屬的吸附及應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西南大學》 2014年

新型材料對水中納米微粒和多種重金屬的吸附及應用研究

王廈  

【摘要】：生物吸附材料、炭質吸附材料和磁性吸附材料等新型材料已被成功應用于環(huán)境水體中多種污染物吸附去除的研究中。重金屬污染對人類的身體健康和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重的威脅,是世界關注的熱點之一。隨著納米技術的不斷發(fā)展,由納米微粒引發(fā)的對生態(tài)環(huán)境及生物健康的負面影響也逐漸受到了大家的重視。本文研究了巰基功能化的蛋殼膜(TESM)對水中多種重金屬Cr(VI)、Hg(II)、Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)和Ag(Ⅰ)的吸附性能,多壁碳納米管(MWCNTs)對水中納米微粒的吸附及聚(二甲基二烯丙基氯化銨)(PDDA)修飾的四氧化三鐵納米粒子(PDDA-Fe3O4)對銀納米微粒(Ag NPs)的吸附性能。 1.實驗基于蛋殼膜(ESM)上的二硫鍵與巰基乙酸銨之間的氧化還原反應合成了TESM。本研究對這種新型生物吸附材料進行了表征并將其應用于環(huán)境水體中多種重金屬離子Cr(VI)、Hg(II)、Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)和Ag(Ⅰ)的去除。結果表明,TESM對以上六種重金屬離子具有較好的結合能力,吸附動力學均符合準二級動力學方程,吸附等溫線符合Langmuir等溫模型,最大吸附量可分別達到113.64、138.89、46.73、32.47、23.70和129.87mg/g,與未經(jīng)修飾的ESM相比,分別增加了1.6、5.5、7.7、12.4、12.7和21.1倍。本研究還通過拉曼光譜和XPS對吸附機理進行了討論,TESM不僅可以吸附去除重金屬離子,還可以將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ),實現(xiàn)Cr(Ⅵ)的解毒。實驗中還考察了水環(huán)境的pH、共存物質和不同水體基質對吸附的影響,并將其作為柱填料成功應用于實際工業(yè)廢水中重金屬離子的去除。該生物吸附材料吸附性能高、成本低、環(huán)境友好,在水處理方面有一定的應用潛力。 2.本研究將炭質吸附材料MWCNTs應用于環(huán)境水體中金屬納米微粒如Citrate-Ag NPs、PVP-Ag NPs、Citrate-Au NPs和PVP-Au NPs的吸附。實驗中探討了MWCNTs的直徑對納米微粒吸附性能的影響,并對比了MWCNTs及表面羧基化MWCNTs對納米微粒吸附性能的差異,結果表明MWCNTs的直徑越大吸附效果越好,表面羧基化不利于MWCNTs對帶負電荷的納米微粒的吸附。我們還探討了納米微粒的配體及環(huán)境因素如溶液的pH、離子強度、腐殖酸濃度對吸附體系的影響。在對吸附動力學和等溫線的考察中發(fā)現(xiàn),MWCNTs對以上四種納米微粒的吸附動力學均符合準二級動力學方程,吸附等溫線符合Langmuir等溫模型,最大吸附量可分別達到476.19、64.10、666.67和99.01mg/g,可以有效的吸附水中的納米微粒。 3.本實驗使用廉價、綠色的聚陽離子電解質PDDA,通過共沉淀法,溫和、簡便、快速地合成了PDDA-Fe3O4,并將其用于水體中Ag NPs的吸附研究。實驗中對PDDA-Fe3O4進行了TEM、FT-IR、XRD、飽和磁化強度、zeta電位的表征測定,并研究了pH、腐殖酸和Ag NPs配體對吸附體系的影響。結果表明,PDDA-Fe3O4對Ag NPs的吸附動力學符合準二級動力學,吸附等溫線符合Langmuir等溫模型,用不同量的PDDA修飾的PDDA-Fe3O4-0.1、PDDA-Fe3O4-0.5、PDDA-Fe3O4-1及PDDA-Fe3O4-2對Citrate-Ag NPs的最大吸附量分別為357.14、500.00、526.32及588.24mg/g,均遠遠高于未經(jīng)修飾的Fe304的最大吸附量14.49mg/g。由于具有較好的磁性,PDDA-Fe3O4在外加磁場的作用下可與水溶液實現(xiàn)快速分離,因此,可以作為一種廉價、綠色、高效的吸附材料用于水溶液中Ag NPs的吸附。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O647.3
【目錄】：

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