功能化Fe 3 O 4 @PAMAM納米復合材料的制備及其對重金屬離子的去除
發(fā)布時間：2022-01-06 17:27
水體中重金屬污染是當今世界范圍內最嚴重的環(huán)境問題之一。在眾多水體重金屬離子去除技術中,磁性固相吸附技術因其易于操作、成本低、去除效率高、無二次污染,且便于分離、再生和重復利用等特點而具有廣闊的應用前景。然而現(xiàn)有的磁性固相吸附材料因普遍存在形貌不佳、磁性能和功能化效果差等缺陷導致其吸附容量低、選擇性較差,而限制了該技術的應用。因此,研究具有高吸附容量和良好選擇性的高效磁性吸附材料對于發(fā)展磁固相吸附去除重金屬離子技術,治理和改善環(huán)境污染具有十分重要的意義。本文在綜合論述重金屬污染物吸附去除和磁性吸附材料研究現(xiàn)狀的基礎上,利用Fe3O4的磁特性及PAMAM的結構特點,通過結構設計、工藝優(yōu)化,制備出一系列功能化的Fe3O4@PAMAM納米復合材料,并考察其對水中Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Hg（Ⅱ）的吸附行為、選擇性和再生性。研究為新型重金屬去除技術的開發(fā)提供重要的理論基礎。主要研究內容及結果如下:（1）功能化零維Fe3O4@PAMAM納米復合材料制備。以...
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：149 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１?ＰＡＭＡＭ的分子結構示意圖（Ｇ２．０）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＡＭＡＭ?（Ｇ２．０）??
由于水中有毒重金屬離子在江河湖泊中被稀釋，常常會以痕量或超痕??量的形式存在，盡管現(xiàn)代分析儀器（如：電感耦合等離子體質譜／原子發(fā)射光譜儀??ＩＣＰ－ＭＳ／ＯＥＳ）已具備較高的靈敏度，但為了能準確地追蹤和監(jiān)測水中的重金屬離??子，在測量之前需要先通過適宜的前處理技術分離和富集待測樣中的重金屬離子，??在目前已有的眾多前處理技術中以吸附材料為基礎的固相萃取技術應用尤其廣??泛［６６＃］，但傳統(tǒng)吸附材料存在的效率低、操作過程繁瑣、吸附劑用量大、固態(tài)雜??質不易分離以及吸附材料循環(huán)性差等問題也極大地限制了固相萃取技術的多領??域應用。??因此，很有必要開發(fā)出一種新的高吸附容量、高選擇性、高穩(wěn)定性而又便于??分離和再生的吸附劑材料。??１．２．１磁性吸附材料研究現(xiàn)狀??針對吸附劑材料在重金屬吸附和檢測中不易回收、吸附性差等問題，近年來，??以吸附功能材料與磁性材料為基礎制備出的磁性吸附材料在重金屬離子的吸附??和檢測方面開始得到廣泛研究和應用。??
復合材料不僅易操作、低成本、易于分離、再生和再利用，同時也兼具了高吸附??容量和選擇性等優(yōu)點Ｉ１８，８５，％，這些特點使其成為非常有應用前景的一類新型吸附??劑材料。其基本結構如圖１．３所示，一般是以具有良好磁性能的磁性材料為核，??表面修飾具有特定活性功能基團的有機聚合物殼層。眾多的研究表明磁性納米復??合材料的吸附性能，比如吸附容量、選擇吸附性能等，與有機聚合物殼層所攜帶??的活性基團種類密切相關［８７＿８９］，例如有報道指出含硫基團對于Ｈｇ（ＩＩ）離子具有很??強的選擇吸附性［９（＞］。??常見磁性納米復合材料吸附劑表面功能基團有氨基（－ＮＨ２）、羧基（－ＣＯＯＨ）、??含硫基團（－ＳＨ、－Ｓ０３Ｈ等）和羥基（－ＯＨ）等。這些基團通過配位絡合、離子交換、??靜電吸引等作用形式吸附重金屬離子，在利用攜帶特定基團的有機聚合物材料包??覆改性制得的磁性吸附材料可對水中重金屬離子有選擇地吸附。吸附材料表面功??能基團的性質，決定了其吸附機理及對不同離子的選擇吸附性。??那些含氮的功能基團既可通過配位絡合和靜電吸引作用吸附陽離子重金屬??離子（例如Ｃｕ（ＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｃｄ（ＩＩ）等），也可通過靜電吸引作用吸附陰離子重金屬??離子（例如Ｃｒ（ＶＩ）和Ａｓ（Ｖ）等）。這類基團的吸附特性與溶液ｐＨ條件有很大的關聯(lián)。??８??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于樹狀大分子納米載體的化療及基因治療在腫瘤治療中的應用（英文）[J]. 姜雷,周森森,張小可,武偉,蔣錫群. Science China Materials. 2018(11)
[2]重金屬廢水吸附處理的研究進展[J]. 劉金燕,劉立華,薛建榮,呂超強,李童,胡博強. 環(huán)境化學. 2018(09)
[3]新型吸附劑處理水體中重金屬離子的研究進展[J]. 陳佑寧,趙維,曹蕾. 化學工程師. 2016(11)
[4]聚多巴胺表面改性技術在分離科學領域中的應用[J]. 柴微波,王會娟,安學涵,丁國生. 色譜. 2016(11)
[5]Fe3O4基多功能磁性納米顆粒吸附重金屬研究進展[J]. 劉旸,趙雪松,潘學軍,陳波. 水處理技術. 2014(12)
[6]多胺類螯合吸附劑對重金屬離子吸附分離的研究進展?[J]. 徐超,劉福強,凌晨,陳達,朱長青,李愛民. 離子交換與吸附. 2014(01)
[7]功能化納米Fe3O4磁性材料的制備及其對水中重金屬離子的去除[J]. 譚麗莎,孫明洋,胡運俊,程麗華,徐新華. 化學進展. 2013(12)
[8]磁性Fe3O4@PS@PAMAM-Ag復合催化粒子的制備及其可再生催化性能（英文）[J]. 黨高飛,石艷,付志峰,楊萬泰. 催化學報. 2012(04)
[9]納米四氧化三鐵的化學制備方法研究進展[J]. 馬千里,董相廷,王進賢,劉桂霞,于文生. 化工進展. 2012(03)
[10]PAMAM樹狀大分子在水處理中的應用研究進展[J]. 郭容男,郭秀生,于德梅,胡加娟. 化工進展. 2012(03)
博士論文
[1]新型吸附材料的制備及對重金屬離子和染料吸附性能研究[D]. 師蘭.吉林大學 2014
[2]聚合物基新型復合吸附材料的制備及對水體中重金屬污染物的吸附性能研究[D]. 李曉麗.蘭州大學 2013
[3]新型功能化固相萃取材料的制備及其對環(huán)境中痕量金屬離子的富集分離應用[D]. 田華.蘭州大學 2012
[4]新型功能化吸附材料的制備及其分離富集痕量組分的應用研究[D]. 姜娜.蘭州大學 2009
[5]四氧化三鐵納米顆粒及其復合物的制備和研究[D]. 張玲.上海交通大學 2007
碩士論文
[1]尖晶石型多孔塊體的制備及其對有機染料的吸附性能研究[D]. 尹朋岸.浙江大學 2018
[2]SiO2基固態(tài)胺吸附劑的制備及其二氧化碳吸附性能研究[D]. 丁力.浙江大學 2017
[3]四氧化三鐵微球的制備和表征[D]. 王翔.南京大學 2016
[4]多巴胺修飾制備表面化學鍍銅復合材料的研究[D]. 胡佳勛.華南理工大學 2016
[5]pH敏感型磁性納米樹狀大分子材料的制備及其性能研究[D]. 許珊珊.南京理工大學 2015
[6]磁性納米粒子的多巴胺仿生修飾及金屬化的研究[D]. 李倩.北京化工大學 2013
[7]磁性核殼納米材料的可控制備及其凈水性能的研究[D]. 趙東媛.河北師范大學 2013
[8]多巴胺對炭黑/CNTs的表面功能化修飾的研究[D]. 朱麗君.北京化工大學 2012
[9]GNS/MnO2吸附劑去除廢水中重金屬離子的實驗研究[D]. 顏妮.哈爾濱工程大學 2011
[10]納米級四氧化三鐵的制備及其性質研究[D]. 劉濱.河北師范大學 2005
本文編號：3572870
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：149 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１?ＰＡＭＡＭ的分子結構示意圖（Ｇ２．０）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＡＭＡＭ?（Ｇ２．０）??
由于水中有毒重金屬離子在江河湖泊中被稀釋，常常會以痕量或超痕??量的形式存在，盡管現(xiàn)代分析儀器（如：電感耦合等離子體質譜／原子發(fā)射光譜儀??ＩＣＰ－ＭＳ／ＯＥＳ）已具備較高的靈敏度，但為了能準確地追蹤和監(jiān)測水中的重金屬離??子，在測量之前需要先通過適宜的前處理技術分離和富集待測樣中的重金屬離子，??在目前已有的眾多前處理技術中以吸附材料為基礎的固相萃取技術應用尤其廣??泛［６６＃］，但傳統(tǒng)吸附材料存在的效率低、操作過程繁瑣、吸附劑用量大、固態(tài)雜??質不易分離以及吸附材料循環(huán)性差等問題也極大地限制了固相萃取技術的多領??域應用。??因此，很有必要開發(fā)出一種新的高吸附容量、高選擇性、高穩(wěn)定性而又便于??分離和再生的吸附劑材料。??１．２．１磁性吸附材料研究現(xiàn)狀??針對吸附劑材料在重金屬吸附和檢測中不易回收、吸附性差等問題，近年來，??以吸附功能材料與磁性材料為基礎制備出的磁性吸附材料在重金屬離子的吸附??和檢測方面開始得到廣泛研究和應用。??
復合材料不僅易操作、低成本、易于分離、再生和再利用，同時也兼具了高吸附??容量和選擇性等優(yōu)點Ｉ１８，８５，％，這些特點使其成為非常有應用前景的一類新型吸附??劑材料。其基本結構如圖１．３所示，一般是以具有良好磁性能的磁性材料為核，??表面修飾具有特定活性功能基團的有機聚合物殼層。眾多的研究表明磁性納米復??合材料的吸附性能，比如吸附容量、選擇吸附性能等，與有機聚合物殼層所攜帶??的活性基團種類密切相關［８７＿８９］，例如有報道指出含硫基團對于Ｈｇ（ＩＩ）離子具有很??強的選擇吸附性［９（＞］。??常見磁性納米復合材料吸附劑表面功能基團有氨基（－ＮＨ２）、羧基（－ＣＯＯＨ）、??含硫基團（－ＳＨ、－Ｓ０３Ｈ等）和羥基（－ＯＨ）等。這些基團通過配位絡合、離子交換、??靜電吸引等作用形式吸附重金屬離子，在利用攜帶特定基團的有機聚合物材料包??覆改性制得的磁性吸附材料可對水中重金屬離子有選擇地吸附。吸附材料表面功??能基團的性質，決定了其吸附機理及對不同離子的選擇吸附性。??那些含氮的功能基團既可通過配位絡合和靜電吸引作用吸附陽離子重金屬??離子（例如Ｃｕ（ＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｃｄ（ＩＩ）等），也可通過靜電吸引作用吸附陰離子重金屬??離子（例如Ｃｒ（ＶＩ）和Ａｓ（Ｖ）等）。這類基團的吸附特性與溶液ｐＨ條件有很大的關聯(lián)。??８??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于樹狀大分子納米載體的化療及基因治療在腫瘤治療中的應用（英文）[J]. 姜雷,周森森,張小可,武偉,蔣錫群. Science China Materials. 2018(11)
[2]重金屬廢水吸附處理的研究進展[J]. 劉金燕,劉立華,薛建榮,呂超強,李童,胡博強. 環(huán)境化學. 2018(09)
[3]新型吸附劑處理水體中重金屬離子的研究進展[J]. 陳佑寧,趙維,曹蕾. 化學工程師. 2016(11)
[4]聚多巴胺表面改性技術在分離科學領域中的應用[J]. 柴微波,王會娟,安學涵,丁國生. 色譜. 2016(11)
[5]Fe3O4基多功能磁性納米顆粒吸附重金屬研究進展[J]. 劉旸,趙雪松,潘學軍,陳波. 水處理技術. 2014(12)
[6]多胺類螯合吸附劑對重金屬離子吸附分離的研究進展?[J]. 徐超,劉福強,凌晨,陳達,朱長青,李愛民. 離子交換與吸附. 2014(01)
[7]功能化納米Fe3O4磁性材料的制備及其對水中重金屬離子的去除[J]. 譚麗莎,孫明洋,胡運俊,程麗華,徐新華. 化學進展. 2013(12)
[8]磁性Fe3O4@PS@PAMAM-Ag復合催化粒子的制備及其可再生催化性能（英文）[J]. 黨高飛,石艷,付志峰,楊萬泰. 催化學報. 2012(04)
[9]納米四氧化三鐵的化學制備方法研究進展[J]. 馬千里,董相廷,王進賢,劉桂霞,于文生. 化工進展. 2012(03)
[10]PAMAM樹狀大分子在水處理中的應用研究進展[J]. 郭容男,郭秀生,于德梅,胡加娟. 化工進展. 2012(03)
博士論文
[1]新型吸附材料的制備及對重金屬離子和染料吸附性能研究[D]. 師蘭.吉林大學 2014
[2]聚合物基新型復合吸附材料的制備及對水體中重金屬污染物的吸附性能研究[D]. 李曉麗.蘭州大學 2013
[3]新型功能化固相萃取材料的制備及其對環(huán)境中痕量金屬離子的富集分離應用[D]. 田華.蘭州大學 2012
[4]新型功能化吸附材料的制備及其分離富集痕量組分的應用研究[D]. 姜娜.蘭州大學 2009
[5]四氧化三鐵納米顆粒及其復合物的制備和研究[D]. 張玲.上海交通大學 2007
碩士論文
[1]尖晶石型多孔塊體的制備及其對有機染料的吸附性能研究[D]. 尹朋岸.浙江大學 2018
[2]SiO2基固態(tài)胺吸附劑的制備及其二氧化碳吸附性能研究[D]. 丁力.浙江大學 2017
[3]四氧化三鐵微球的制備和表征[D]. 王翔.南京大學 2016
[4]多巴胺修飾制備表面化學鍍銅復合材料的研究[D]. 胡佳勛.華南理工大學 2016
[5]pH敏感型磁性納米樹狀大分子材料的制備及其性能研究[D]. 許珊珊.南京理工大學 2015
[6]磁性納米粒子的多巴胺仿生修飾及金屬化的研究[D]. 李倩.北京化工大學 2013
[7]磁性核殼納米材料的可控制備及其凈水性能的研究[D]. 趙東媛.河北師范大學 2013
[8]多巴胺對炭黑/CNTs的表面功能化修飾的研究[D]. 朱麗君.北京化工大學 2012
[9]GNS/MnO2吸附劑去除廢水中重金屬離子的實驗研究[D]. 顏妮.哈爾濱工程大學 2011
[10]納米級四氧化三鐵的制備及其性質研究[D]. 劉濱.河北師范大學 2005
本文編號：3572870
本文鏈接：http://sikaile.net/shengtaihuanjingbaohulunwen/3572870.html
最近更新
教材專著
