氮摻雜多孔生物質(zhì)炭的制備及吸附性能的研究
發(fā)布時間:2021-08-20 09:27
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展,抗生素和染料被廣泛應用于畜牧、醫(yī)療和印染等行業(yè),進而產(chǎn)生了富含抗生素和染料等有機污染物的廢水,導致環(huán)境污染。為去除這些有機污染物以達到凈化廢水的目的,眾多科研工作者尋求了包括吸附法在內(nèi)的各種方法去除這類水中污染物。本論文以殼聚糖、木質(zhì)素磺酸鈉和醋酸鋅為原料,制備氮摻雜多孔生物質(zhì)炭材料。利用五種常見污染物:阿莫西林、金霉素、左氧氟沙星、亞甲基藍和酸性紅,對所制備的炭材料進行吸附性能研究,揭示了制備條件對吸附性能的影響。具體內(nèi)容如下:利用殼聚糖和木質(zhì)素磺酸鈉制備氮摻雜生物質(zhì)炭,標記為CsLNC。采用掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜和X-射線光電子能譜對所制備的CsLNC進行形貌、結(jié)構(gòu)和成分的分析。結(jié)果表明:所制備的CsLNC具有多孔結(jié)構(gòu),含有大量碳碳雙鍵和羰基,其N元素主要以吡啶N的形式存在。利用阿莫西林、金霉素、左氧氟沙星、亞甲基藍和酸性紅模擬污染水源,對不同條件下制備的CsLNC進行了吸附實驗。實驗結(jié)果表明,在pH值為12條件下制備的CsLNC-12,具有最佳吸附性能,對50 mg.L-1的五種目標污染物的去除率均接近100%。對吸附過程進行Langmuir模型擬合...
【文章來源】:東北林業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:94 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2不同形態(tài)的納米氧化鋅??Fig?1-2?Different?forms?of?nano?zinc?oxide??2+
?1緒論???聚糖豐富的化學性質(zhì)。??OH?「?OH?OH??Nl!2?NH2?NHj??-?J?n??圖1-3殼聚糖分子示意圖[103】??Fig?1-3?Chitosan?molecular?schematic??N-乙;咸烟前房尚纬蓺滏I并產(chǎn)生疏水作用,使其具有一定的剛性結(jié)構(gòu)特征。其??氨基特別容易被酰化、形成席夫堿、烷基化、共聚和產(chǎn)生季銨鹽%4]。席夫堿的形成對??殼聚糖衍生至關(guān)重要。殼聚糖中氨基可與醛和_反應生成席夫堿,形成的亞胺基可在中??性和堿性中穩(wěn)定存在。同時殼聚糖還有多種接枝共聚的方法,乳酸、苯胺、環(huán)氧乙烷、??聚乙二醇和氨基酸單體都可成功接枝到殼聚糖中。??殼聚糖還具有很多種生物學特性,包括生物相容性、生物降解性,且?guī)缀醪淮嬖诙??性等優(yōu)點。且可源源不斷的從甲殼類固體廢物[1()5]中獲取,是一種可持續(xù)發(fā)展的含氮生??物質(zhì)材料。但是,殼聚糖含碳量不高,僅有44?%左右。作為單一的碳源提供者來制備??生物質(zhì)炭,其產(chǎn)率不高。??木質(zhì)素磺酸鹽11(561是一種長期被視為紙漿造紙工業(yè)中不易降解的廢料。其含碳量一??般在56?%?65?%左右。同時,含有豐富的醇羥基、酚羥基、羰基、羧基、甲氧基和磺酸??根等官能團。木質(zhì)素磺酸鹽可以發(fā)生多種化學反應。諸如鹵化、接枝共聚、硝化、酚??化、氨化、烷基化、;Ⅴセ蜌浣獾龋郏保ǎ罚。由于其磺酸根的存在,木質(zhì)素磺酸鹽易??溶于水,且在水溶液中呈現(xiàn)出聚陰離子狀態(tài)。這為通過靜電相互作用使木質(zhì)素磺酸鹽與??其他聚陽離子物質(zhì)發(fā)生結(jié)合提供了可能。He等人利用木質(zhì)素磺酸鹽與殼聚糖和丙烯??酰胺發(fā)生靜電自組裝,制備了一種用來去除廢水中甲基橙和酸性藍等染料
溶液的pH值分別為2、4、7、12制備了四個樣品,分??別用?CsLNC-2、CsLNC-4、CsLNC-7、CsLNC-12?來表示。??此外制備兩個樣品,將殼聚糖和木質(zhì)素磺酸鈉分別按照上述實驗步驟燒結(jié)成生物質(zhì)??炭作對照,分別用Chitosan-C、和L-C來表示。??殼聚糖??|||?涯體?雕化??350°c'?^?sjj??木鹿索碰納?6KOH^2C-^2K+2K2C〇3+3H21??K1C〇3+2C-^2K+3C〇T??30%KOH;5S??_s—生?c—??圖2-2?CsLNC制備流程圖??Fig?2-2?Preparation?flow?chart?of?the?CsLNC??2.2.3結(jié)構(gòu)表征方法??采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,天津港東科技發(fā)展有限公司,FTIR-650)測??定該氮摻雜生物質(zhì)炭中的官能團。將樣品事先放在鼓風干燥箱中干燥24?h,去除水分。??避免氮摻雜生物質(zhì)炭中吸附的結(jié)合水影響測試結(jié)果。此外利用X-射線光電子能譜??(XPS,賽默飛世爾科技有限公司,K-Alpha)進一步分析該氮摻雜生物質(zhì)炭中N的結(jié)??構(gòu)。??采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM,?S-4800,Hitachi,?Ltd.,?Chiyoda-ku)表征該氮??摻雜生物質(zhì)炭形貌。在樣品臺上用導電膠粘接樣品,而后均勻噴一層金膜在樣品表面,??進行測試。??2_2.4吸附實驗??利用紫外可見光分光光度法對溶液的濃度進行測定。在測試之前得到溶液濃度??(CV與紫外可見光吸光度Ufe)的對應關(guān)系的標準曲線。阿莫西林在272?nm處得到??標準曲線見2-1式,鹽酸金霉素在366?nm處得到的標準曲線見2-2式
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Mitochondrial DNA mutations associated with aminoglycoside induced ototoxicity[J]. Zewen Gao,Ye Chen,Min-Xin Guan. Journal of Otology. 2017(01)
博士論文
[1]聚乙烯亞胺—木質(zhì)素基吸附材料制備與性能研究[D]. 張繼國.東北林業(yè)大學 2014
碩士論文
[1]溶劑熱法制備ZnO基光再生吸附劑及其吸附性能的研究[D]. 左蔣思之.青島科技大學 2019
[2]殼寡糖/果膠靜電自組裝復合作用以及復合物負載BSA的研究[D]. 范麗萍.華南理工大學 2019
[3]兩種喹諾酮類抗生素水環(huán)境行為的初步研究[D]. 陳瓊.南昌工程學院 2019
[4]殼聚糖基多孔復合材料的構(gòu)筑及其在卷煙中的吸附應用研究[D]. 袁鼎浩.湖南大學 2018
本文編號:3353251
【文章來源】:東北林業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:94 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2不同形態(tài)的納米氧化鋅??Fig?1-2?Different?forms?of?nano?zinc?oxide??2+
?1緒論???聚糖豐富的化學性質(zhì)。??OH?「?OH?OH??Nl!2?NH2?NHj??-?J?n??圖1-3殼聚糖分子示意圖[103】??Fig?1-3?Chitosan?molecular?schematic??N-乙;咸烟前房尚纬蓺滏I并產(chǎn)生疏水作用,使其具有一定的剛性結(jié)構(gòu)特征。其??氨基特別容易被酰化、形成席夫堿、烷基化、共聚和產(chǎn)生季銨鹽%4]。席夫堿的形成對??殼聚糖衍生至關(guān)重要。殼聚糖中氨基可與醛和_反應生成席夫堿,形成的亞胺基可在中??性和堿性中穩(wěn)定存在。同時殼聚糖還有多種接枝共聚的方法,乳酸、苯胺、環(huán)氧乙烷、??聚乙二醇和氨基酸單體都可成功接枝到殼聚糖中。??殼聚糖還具有很多種生物學特性,包括生物相容性、生物降解性,且?guī)缀醪淮嬖诙??性等優(yōu)點。且可源源不斷的從甲殼類固體廢物[1()5]中獲取,是一種可持續(xù)發(fā)展的含氮生??物質(zhì)材料。但是,殼聚糖含碳量不高,僅有44?%左右。作為單一的碳源提供者來制備??生物質(zhì)炭,其產(chǎn)率不高。??木質(zhì)素磺酸鹽11(561是一種長期被視為紙漿造紙工業(yè)中不易降解的廢料。其含碳量一??般在56?%?65?%左右。同時,含有豐富的醇羥基、酚羥基、羰基、羧基、甲氧基和磺酸??根等官能團。木質(zhì)素磺酸鹽可以發(fā)生多種化學反應。諸如鹵化、接枝共聚、硝化、酚??化、氨化、烷基化、;Ⅴセ蜌浣獾龋郏保ǎ罚。由于其磺酸根的存在,木質(zhì)素磺酸鹽易??溶于水,且在水溶液中呈現(xiàn)出聚陰離子狀態(tài)。這為通過靜電相互作用使木質(zhì)素磺酸鹽與??其他聚陽離子物質(zhì)發(fā)生結(jié)合提供了可能。He等人利用木質(zhì)素磺酸鹽與殼聚糖和丙烯??酰胺發(fā)生靜電自組裝,制備了一種用來去除廢水中甲基橙和酸性藍等染料
溶液的pH值分別為2、4、7、12制備了四個樣品,分??別用?CsLNC-2、CsLNC-4、CsLNC-7、CsLNC-12?來表示。??此外制備兩個樣品,將殼聚糖和木質(zhì)素磺酸鈉分別按照上述實驗步驟燒結(jié)成生物質(zhì)??炭作對照,分別用Chitosan-C、和L-C來表示。??殼聚糖??|||?涯體?雕化??350°c'?^?sjj??木鹿索碰納?6KOH^2C-^2K+2K2C〇3+3H21??K1C〇3+2C-^2K+3C〇T??30%KOH;5S??_s—生?c—??圖2-2?CsLNC制備流程圖??Fig?2-2?Preparation?flow?chart?of?the?CsLNC??2.2.3結(jié)構(gòu)表征方法??采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,天津港東科技發(fā)展有限公司,FTIR-650)測??定該氮摻雜生物質(zhì)炭中的官能團。將樣品事先放在鼓風干燥箱中干燥24?h,去除水分。??避免氮摻雜生物質(zhì)炭中吸附的結(jié)合水影響測試結(jié)果。此外利用X-射線光電子能譜??(XPS,賽默飛世爾科技有限公司,K-Alpha)進一步分析該氮摻雜生物質(zhì)炭中N的結(jié)??構(gòu)。??采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM,?S-4800,Hitachi,?Ltd.,?Chiyoda-ku)表征該氮??摻雜生物質(zhì)炭形貌。在樣品臺上用導電膠粘接樣品,而后均勻噴一層金膜在樣品表面,??進行測試。??2_2.4吸附實驗??利用紫外可見光分光光度法對溶液的濃度進行測定。在測試之前得到溶液濃度??(CV與紫外可見光吸光度Ufe)的對應關(guān)系的標準曲線。阿莫西林在272?nm處得到??標準曲線見2-1式,鹽酸金霉素在366?nm處得到的標準曲線見2-2式
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Mitochondrial DNA mutations associated with aminoglycoside induced ototoxicity[J]. Zewen Gao,Ye Chen,Min-Xin Guan. Journal of Otology. 2017(01)
博士論文
[1]聚乙烯亞胺—木質(zhì)素基吸附材料制備與性能研究[D]. 張繼國.東北林業(yè)大學 2014
碩士論文
[1]溶劑熱法制備ZnO基光再生吸附劑及其吸附性能的研究[D]. 左蔣思之.青島科技大學 2019
[2]殼寡糖/果膠靜電自組裝復合作用以及復合物負載BSA的研究[D]. 范麗萍.華南理工大學 2019
[3]兩種喹諾酮類抗生素水環(huán)境行為的初步研究[D]. 陳瓊.南昌工程學院 2019
[4]殼聚糖基多孔復合材料的構(gòu)筑及其在卷煙中的吸附應用研究[D]. 袁鼎浩.湖南大學 2018
本文編號:3353251
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