發(fā)布時間：2017-09-04 08:11

  本文關(guān)鍵詞：弱酸性生物質(zhì)吸附材料的制備及對鎵的吸附研究

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【摘要】：本文以簡單易得的生物廢棄物柿子皮及稻殼作為原料,針對單寧及纖維素等有效成分,通過化學(xué)改性方法制備了幾類綠色無污染且成本低廉的弱酸性生物質(zhì)吸附劑,并探究了其對鎵(Ⅲ)的吸附行為和吸附機(jī)理,研究內(nèi)容及結(jié)果如下：1、將柿子皮中的單寧成分分別經(jīng)過濃硫酸和甲醛固化制備了酚羥基類吸附劑,縮寫分別為CPT和APF,通過PZC、FTIR、XPS等手段對吸附劑進(jìn)行了表征,并對比二者的吸附性能。結(jié)果表明,吸附劑APF對鎵具有更好的吸附能力,這可能是因?yàn)锳PF具有更多的酚羥基功能基團(tuán),根據(jù)阿倫尼烏斯酸堿理論及電子效應(yīng),酚羥基氫更易擺脫束縛,與鎵離子以離子交換方式結(jié)合。CPT和APF對Ga(Ⅲ)的最大吸附量分別為55.06 mg g-1和113.83 mg g-1。通過吸附-洗脫循環(huán)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該吸附劑的穩(wěn)定性及實(shí)用性。2、為了研究不同羥基官能團(tuán)對Ga(Ⅲ)的吸附性能,通過對比單醇羥基至多醇羥基,探究了醇羥基對鎵的吸附性能及選擇性的影響。以稻殼纖維素為原料,分別經(jīng)過濃硫酸處理、氯代纖維素-二乙醇胺、環(huán)氧化纖維素-二乙醇胺及環(huán)氧化纖維素-β-環(huán)糊精制備了單羥基吸附劑ORH、二羥基吸附劑DEA-Cl-RH、三羥基吸附劑DEA-EPI-RH和多羥基吸附劑β-CD-EPI-RH。在溶液酸度為pH 3的條件下,DEA-EPI-RH對Ga(Ⅲ)的吸附性能優(yōu)于其他吸附劑,可能歸因于DEA-EPI-RH結(jié)構(gòu)單元中引入氮原子使得中心原子帶正電荷,削弱了醇羥基中O-H鍵使得氫離子容易電離,易與Ga(Ⅲ)發(fā)生陽離子交換反應(yīng)。3、由阿倫尼烏斯酸堿理論,羧羥基酸性強(qiáng)于酚羥基及醇羥基,為探究吸附劑酸性強(qiáng)弱對金屬離子的吸附性能的影響,利用稻殼(纖維素)制備了二羧甲基胺功能化吸附劑,縮寫分別為IDA-EPI-RH和IDA-Cl-RH。研究吸附劑合成過程中原料的最佳配比,在pH 3的條件下,IDA-EPI-RH對Ga(Ⅲ)的最大吸附量可達(dá)139.56 mg g-1,而對其他雜質(zhì)離子(Ge(Ⅳ)、As(Ⅲ))基本不吸附,且在高濃度鍺砷溶液中對Ga(Ⅲ)依然具有高效選擇性。由此得出結(jié)論羧羥基吸附劑對鎵的吸附性能高于酚羥基、醇羥基吸附劑。
【關(guān)鍵詞】：單寧 稻殼 鎵 生物吸附
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O647.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 引言13-21
• 0.1 研究背景13-14
• 0.2 提取鎵的傳統(tǒng)方法14-16
• 0.3 生物質(zhì)吸附劑的研究進(jìn)展16-20
• 0.3.1 生物吸附劑概述16-17
• 0.3.2 柿子皮和稻殼作為吸附劑的研究概況17-19
• 0.3.3 生物吸附技術(shù)的前景與展望19-20
• 0.4 本論文主要研究內(nèi)容20-21
• 第1章 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑和方法21-30
• 1.1 儀器與試劑21-22
• 1.1.1 主要儀器21
• 1.1.2 主要試劑21-22
• 1.2 鎵的測定方法22-24
• 1.2.1 鎵標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制22
• 1.2.2 測定方法及標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定22-24
• 1.3 吸附實(shí)驗(yàn)方法及其理論基礎(chǔ)24-30
• 1.3.1 靜態(tài)吸附試驗(yàn)24
• 1.3.2 吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和方程24-26
• 1.3.3 吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)和方程26-27
• 1.3.4 鎵存在形態(tài)27-30
• 第2章 固化多酚柿子單寧類吸附劑的合成及對鎵(Ⅲ)的吸附30-45
• 2.1 固化柿子單寧吸附劑的制備30-31
• 2.1.1 CPT的合成30-31
• 2.1.2 APF的合成31
• 2.2 柿子單寧類吸附劑的表征31-34
• 2.2.1 紅外光譜特征31-32
• 2.2.2 表面官能團(tuán)的測定32
• 2.2.3 元素分析結(jié)果32-33
• 2.2.4 N_2吸附脫附33
• 2.2.5 SEM結(jié)果33-34
• 2.3 酸度對CPT、APF的吸附性能研究34-36
• 2.3.1 酸度對CPT、APF吸附Ga(Ⅲ)的影響34-35
• 2.3.2 酸度對雜質(zhì)離子吸附行為的影響35-36
• 2.4 CPT、APF對Ga(Ⅲ)的吸附等溫線36-38
• 2.5 APF對Ga(Ⅲ)的吸附熱力學(xué)、動力學(xué)性質(zhì)38-40
• 2.5.1 震蕩時間的影響38
• 2.5.2 APF對Ga(Ⅲ)的吸附熱力學(xué)、動力學(xué)性質(zhì)參數(shù)38-40
• 2.6 洗脫實(shí)驗(yàn)40
• 2.7 解析和再生40-41
• 2.8 吸附Ga(Ⅲ)的機(jī)理41-43
• 2.9 本章小結(jié)43-45
• 第3章 醇羥基功能化稻殼吸附劑對Ga(Ⅲ)吸附性能的研究45-60
• 3.1 醇羥基功能化稻殼吸附劑的制備45-47
• 3.1.1 硫酸交聯(lián)稻殼吸附劑的制備45
• 3.1.2 βCD-EPI-RH的制備45
• 3.1.3 DEA-EPI-RH的制備45-46
• 3.1.4 DEA-C1-RH的制備46-47
• 3.2 羥基功能化稻殼吸附劑的表征47-48
• 3.2.1 紅外光譜特征47
• 3.2.2 表面官能團(tuán)的測定47-48
• 3.2.3 SEM結(jié)果48
• 3.3 酸度對OH-RH的吸附性能研究48-51
• 3.3.1 酸度對OH-RH吸附Ga(Ⅲ)的影響48-49
• 3.3.2 酸度對雜質(zhì)離子吸附行為的影響49-51
• 3.4 ORH和DEA-EPI-RH對Ga(Ⅲ)的吸附等溫線51-52
• 3.5 IDA-EPI-RH吸附劑隨時間的變化52-53
• 3.6 洗脫實(shí)驗(yàn)和解析再生53-54
• 3.6.1 ORH洗脫和解析再生53
• 3.6.2 DEA-EPI-RH洗脫和解析再生53-54
• 3.7 吸附Ga(Ⅲ)的機(jī)理54-58
• 3.7.1 ORH吸附機(jī)理54-56
• 3.7.2 DEA-EPI-RH吸附機(jī)理56-58
• 3.8 本章小結(jié)58-60
• 第4章 羧羥基功能化稻殼吸附劑對鎵(Ⅲ)的吸附性能研究60-72
• 4.1 羧羥基功能化稻殼吸附劑的制備60-62
• 4.1.1 稻殼纖維素的預(yù)處理60
• 4.1.2 IDA-EPI-RH的制備60-61
• 4.1.3 IDA-Cl-RH的制備61-62
• 4.2 羧羥基功能化稻殼吸附劑的表征62-63
• 4.2.1 紅外光譜特征62
• 4.2.2 表面官能團(tuán)的測定62-63
• 4.2.3 SEM結(jié)果63
• 4.3 酸度對二羧甲基胺功能化稻殼吸附性能的影響63-66
• 4.3.1 不同合成條件對Ga(Ⅲ)的吸附性能的影響63-64
• 4.3.2 二羧甲基胺功能化稻殼吸附性酸度對Ga(Ⅲ)吸附性能研究64-65
• 4.3.3 IDA-EPI-RH吸附劑酸度對雜質(zhì)離子吸附性能研究65-66
• 4.4 IDA-EPI-RH對Ga(Ⅲ)的吸附等溫線66-67
• 4.5 IDA-EPI-RH吸附劑隨時間的變化67-68
• 4.6 IDA-EPI-RH的洗脫實(shí)驗(yàn)68
• 4.7 解析和再生68-69
• 4.8 吸附Ga(Ⅲ)的機(jī)理69-70
• 4.9 本章小結(jié)70-72
• 第5章 總結(jié)72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況81

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