【摘要】：隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和城市化進程的不斷加快,雖然人們的生活質(zhì)量有所提高,但隨之大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢水帶來的水體污染問題對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。在眾多污水處理方法中,吸附法具有操作簡單、成本低廉、吸附速度快、容量大、易再生、且不會對環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點,在廢水處理工藝有著很好的應(yīng)用前景。吸附劑的性能對污染物的吸附效果起著決定性的作用。近年來研究者通過降低吸附劑的維度尺寸來提高纖維的比表面積增加吸附位點,進而提高吸附劑的吸附容量。靜電紡絲技術(shù)是一種高效低耗的制備一維納米纖維的方法,與其他納米材料相比,采用靜電紡絲技術(shù)制備的纖維制備簡單、種類多、易修飾改性、可成型可回收、孔隙率高,已經(jīng)被研究作為污水處理吸附劑。在眾多類型的電紡纖維吸附劑中,具有多孔、多級結(jié)構(gòu)的納米纖維吸附劑因形貌與組成的多樣性已成為當(dāng)前研究的熱點。在本論文中,以上述背景為出發(fā)點,重點研究具有多層次結(jié)構(gòu)的電紡纖維吸附劑的制備,及其對水中有機農(nóng)藥、有機染料、重金屬離子的吸附性能與吸附機理。本論文主要分為以下兩個部分:1.超細二氧化錳具有大的比表面積以及高的結(jié)合能力,能夠高效去除水中重金屬離子。已經(jīng)有學(xué)者將納米級MnO_2基吸附劑用于去除Pb~(2+)離子。然而,納米尺寸的MnO_2表面能高在吸附過程中極易團聚,會使材料的性能削弱或消失。另外,納米級MnO_2顆粒分散在水中,很難與水進行分離。因此,利用靜電紡絲技術(shù)制備MnO_2基電紡纖維能夠有效改善MnO_2團聚和分離問題,提高其對水中重金屬離子Pb~(2+)吸附含量。(1)利用聚多巴胺(PDA)包覆層協(xié)助制備了負載MnO_2的電紡聚丙烯腈纖維吸附劑(MnO_2/PDA/PAN),并用于吸附水中Pb~(2+)離子。通過PDA協(xié)助可以使二氧化錳穩(wěn)定牢固的包覆在PAN纖維表面。實驗結(jié)果證明纖維中PDA包覆層對MnO_2負載是至關(guān)重要的,MnO_2負載量是33.8%。對于Pb~(2+)的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附模型,最大吸附含量為185.19 mg/g。MnO_2/PDA/PAN纖維五次吸附-脫附再生循環(huán)之后,對Pb~(2+)離子的去除效率依然保持在85%以上。此外,MnO_2/PDA/PAN纖維對實際廢水樣品中Pb~(2+)離子的去除率在95%以上。(2)為了進一步提高MnO_2基電紡纖維對Pb~(2+)離子的吸附含量,使用電紡碳納米纖維作為犧牲模板成功地制備了中空MnO_2納米纖維。中空納米纖維由超薄MnO_2納米片和少量碳組裝而成,且纖維中二氧化錳含量顯著提高到93.06%。中空纖維比表面積和孔容分別為247.69m~2/g和0.57 cm~3/g。對于Pb~(2+)離子的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附模型,最大吸附含量增加到了460.83 mg/g。五次吸附-脫附再生循環(huán)之后,中空C/MnO_2纖維對Pb~(2+)離子的去除效率依然保持在80%以上。此外,中空C/MnO_2纖維對實際廢水樣品中Pb~(2+)的去除率達到99.32%以上。2.硅酸鎂材料因為其特殊的結(jié)構(gòu)、成本低、環(huán)境友好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用到水中有機污染物和重金屬離子的吸附中。此前關(guān)于硅酸鎂材料的報道大多集中在不同形貌的制備上,吸附劑大多都是粉末狀的,這類吸附劑不易回收易帶來二次污染。因此開發(fā)出具有良好的機械強度和易與水分離的柔韌硅酸鹽基吸附劑是非常需要的�；诖�,利用靜電紡絲技術(shù)制備出硅酸鎂基納米纖維膜,并研究其對水中陽離子型污染物的吸附性能。(1)利用靜電紡絲和水熱合成方法制備了負載硅酸鎂(MgSi)的聚丙烯腈(PAN)復(fù)合纖維膜,并用于吸附水中農(nóng)藥敵草快。對于敵草快的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附模型,最大吸附含量為197.53 mg/g。五次吸附-脫附再生循環(huán)之后,MgSi/PAN纖維膜對敵草快的去除效率依然保持在83%以上。動態(tài)過濾實驗中,在1260L·m~(-2)·h~(-1)的流量下MgSi/PAN纖維膜對敵草快的去除率依然可以達到99.1%。(2)首次提出以柔性SiO_2纖維膜為模板,通過水熱反應(yīng)制備了柔性的硅酸鎂纖維膜。MgSi纖維膜表現(xiàn)出良好的機械性能,提高了其可操作性和實用性。纖維膜比表面積和孔容分別為463.4 m~2/g和0.34 cm~3/g。制備的MgSi纖維膜用于吸附有機陽離子染料亞甲基藍(MB)、羅丹明B(RhB)和有機陽離子農(nóng)藥敵草快(DQ),吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附模型,對三種污染物的最大吸附含量分別為609.75 mg/g、549.14 mg/g和405.54 mg/g。MgSi纖維膜經(jīng)過五次吸附-脫附循環(huán)后對MB的去除率仍在98%以上。在動態(tài)過濾實驗中,當(dāng)流速為2 mL/min時,MgSi纖維膜對水中MB的去除效率可達99%。經(jīng)過五次過濾-脫附循環(huán)后,MgSi纖維膜依然保持較好的過濾性能。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;TQ340.64;TQ424
【圖文】：

‘e15CO幾C.n粉自t茸onOfMB25

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 莊慧娥,曾繼述,朱蘭英;锝和碘在礦物上的吸附研究[J];中國核科技報告;1988年S2期

2 王帆,鈕振,李宗明;活性碳和樹脂對γ-氨基丁酸的吸附研究[J];重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;1989年02期

3 朱樹秀,姚鷹,賈靜貽;新疆灰漠土對~14C-辛硫磷的吸附研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;1989年05期

4 劉興強;王西霞;;納米氧化鋅對有機染料廢水的吸附研究[J];山東工業(yè)技術(shù);2017年06期

5 劉美美;謝楊;石建凡;;鈾吸附研究現(xiàn)狀[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2015年05期

6 徐珊;曹寶月;劉璇;;膨脹石墨對尾礦廢水中汞的吸附研究[J];再生資源與循環(huán)經(jīng)濟;2017年08期

7 陳杰;;改性柚子皮粉末對廢水中銅離子的吸附研究[J];化工管理;2017年11期

8 楚f嘆

本文編號：2746501