功能化納米材料高效去除水中重金屬離子的性能研究
發(fā)布時(shí)間:2018-06-30 19:58
本文選題:鉛 + 鎘。 參考:《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】:飲用水中的Pb2+,Cd2+等重金屬離子造成的水污染隨著工業(yè)發(fā)展愈發(fā)嚴(yán)重,由于其高毒性已經(jīng)成為人類健康的重大威脅。在各種去除重金屬離子的方法中,吸附法因其設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低,成為目前去除重金屬離子的主要方法。然而一些傳統(tǒng)吸附劑的pH適用范圍較窄,選擇性相對(duì)較差,吸附容量低會(huì)直接影響其對(duì)Pb2+,Cd2+等重金屬離子的去除效率。納米吸附劑由于其高比表面并且高的活性位點(diǎn)密度從而具有很高的去除重金屬離子效率。然而,納米尺寸的吸附劑通常存在難以分離以及循環(huán)再生后效率低下等問(wèn)題。因此研制的吸附劑,應(yīng)當(dāng)既可以保持該材料去除重金屬離子的優(yōu)異性能,又能解決其在使用上的一定局限性。目前對(duì)于納米材料的研究可以通過(guò)在磁性納米載體上修飾活性基團(tuán),通過(guò)活性基團(tuán)上的羥基、羧基以及磺酸基與Pb2+,Cd2+等重金屬離子進(jìn)行絡(luò)合從而達(dá)到高效去除的效果,同時(shí)可以在外界磁場(chǎng)下,實(shí)現(xiàn)分離,再生后其吸附效率沒(méi)有明顯降低。因此,在實(shí)際水環(huán)境中利用合成的納米吸附劑,如何實(shí)現(xiàn)高效的吸附成為本研究的重點(diǎn)。本文重點(diǎn)論述了環(huán)境納米材料的制備,以及其對(duì)水中Pb2+,Cd2+吸附性能和吸附機(jī)理的探究。具體內(nèi)容如下:1、合成一種新的吸附劑,Fe304磁性納米粒子(磺化Fe3O4-S03HMNP),可以用于高效去除水中重金屬離子,然后在外界磁場(chǎng)作用下來(lái)實(shí)現(xiàn)有效分離,循環(huán)再生后重新投入使用。AMPS修飾到四氧化三鐵上產(chǎn)生額外活性位點(diǎn),其中包括磺酸基、羥基、氨基,所以Fe3O4-SO3H納米粒子可有效去除重金屬離子。采用SEM、TEM、FT-IR和BET對(duì)合成材料進(jìn)行表征。FTIR、XPS和Zeta電位被用來(lái)描述吸附機(jī)理。Fe304-SO3H MNP可以對(duì)水中的Pb2+和Cd2+進(jìn)行快速去除,在25℃時(shí),它的吸附容量分別為108.93mg/g和80.9mg/g。將Pb2+和Cd2+的吸附等溫線進(jìn)行擬合,數(shù)據(jù)顯示Freundlich模型更加符合該吸附過(guò)程,表明Fe304-S03H對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附均發(fā)生多分子層吸附。在動(dòng)力學(xué)研究中,與pseudo-first-order模型相比,吸附動(dòng)力學(xué)更加符合pseudo-second-order模型。通過(guò)pH、干擾離子影響以及再生實(shí)驗(yàn)表明,該吸附劑在處理受到重金屬離子污染的水體時(shí),有一定的應(yīng)用潛力。2、通過(guò)共沉淀法合成的g-C3N4-Fe3O4磁性納米吸附劑,對(duì)于水中重金屬離子鎘具有良好的的吸附性能,同時(shí)由于其具備超順磁性,可以在外界磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)有效分離。所制備的g-C3N4-Fe3O4用SEM、TEM進(jìn)行基本的形貌表征。分別用FTIR和XPS揭示重金屬吸附機(jī)理。目標(biāo)吸附劑g-C3N4-Fe3O4與g-C3N4進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)其對(duì)于Cd2+的吸附效率明顯增強(qiáng)。探[偭爍髦滯飩縑跫暈叫閱艿撓跋,
本文編號(hào):2086672
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