吸附法是消除水中金屬離子污染的有效工藝,吸附劑的性能是最關鍵的影響因素,因此開發(fā)新型高效吸附劑并研究其吸附規(guī)律及機理具有重要的理論和實際意義。咪唑酯金屬-有機骨架材料（Zeolite Imidazole Frameworks,ZIFs）因同時具有沸石和金屬有機骨架材料的優(yōu)點,如“呼吸”效應、大的比表面積、高水熱穩(wěn)定性,在吸附分離、分子探針、催化等領域的研究方興未艾。本文針對ZIF-8對水中重金屬離子和稀有金屬離子的吸附過程、規(guī)律及機理進行了研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）選取五種不同的重金屬離子（銅、鋅、鎘、鉛和鎳）作為研究對象,研究了 pH值、金屬離子初始濃度、吸附劑濃度、吸附時間等條件下ZIF-8吸附重金屬離子的性能和規(guī)律。溶液pH值較高時,官能團的質(zhì)子化程度較強,競爭離子H+減少,化學絡合作用增強,ZIF-8對金屬離子的吸附量較大。ZIF-8對重金屬離子Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+及Ni2+的吸附平衡時間分別為5、25、10、45和10 h,飽和吸附量分別為249.6、481.9、1184.8、812.8和247.2 mg.g-1,比活性炭、分子篩等傳統(tǒng)吸附劑大為提... 

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 水體金屬離子污染現(xiàn)狀及解決方法
        1.1.1 水體金屬離子污染的危害
        1.1.2 水體金屬離子污染的治理
    1.2 咪唑酯金屬-有機骨架材料概述
    1.3 ZIF-8的特點
        1.3.1 ZIF-8的結(jié)構(gòu)特點
        1.3.2 ZIF-8的穩(wěn)定性
        1.3.3 ZIF-8的可調(diào)控性
    1.4 ZIF-8的研究進展
        1.4.1 ZIF-8在吸附分離方面的應用
        1.4.2 ZIF-8在催化氧化方面的應用
        1.4.3 ZIFs在分子探針方面的應用
    1.5 本課題的選題意義和研究內(nèi)容
    1.6 本課題的創(chuàng)新之處
第二章 ZIF-8對重金屬離子吸附性能及規(guī)律的研究
    2.1. 引言
    2.2. 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑和儀器
        2.2.2 ZIF-8的制備
        2.2.3 ZIF-8水穩(wěn)定性測試
        2.2.4 ZIF-8耐酸堿能力測試
        2.2.5 吸附平行實驗
        2.2.6 實驗表征方法
    2.3. 結(jié)果與討論
        2.3.1 重金屬離子溶液pH值對吸附效果的影響
        2.3.2 吸附劑的濃度對吸附效果的影響
        2.3.3 離子初始濃度及吸附時間對吸附性能的影響
        2.3.4 ZIF-8對重金屬離子吸附量
        2.3.5 吸附前后表征結(jié)果比較
    2.4. 本章小結(jié)
第三章 ZIF-8對重金屬離子吸附機理的初步探索
    3.1. 引言
        3.1.1 等溫吸附曲線
        3.1.2 吸附動力學方程
    3.2. 吸附等溫線擬合
    3.3. 動力學模擬
    3.4. 離子交換
    3.5. 本章小結(jié)
第四章 ZIF-8對稀有金屬離子的吸-脫附研究
    4.1. 引言
    4.2. 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑和儀器
        4.2.2 咪唑酯金屬有機骨架材料ZIF-8和ZIF-90的制備
        4.2.3 吸-脫附實驗
        4.2.4 結(jié)構(gòu)表征
    4.3. 結(jié)果與討論
        4.3.1 兩種ZIFs材料吸附能力比較
        4.3.2 吸附前后表征分析
        4.3.3 吸-脫附結(jié)果
        4.3.4 循環(huán)吸脫附結(jié)果
    4.4. 本章總結(jié)
第五章 ZIF-8吸附金屬離子的量化模擬
    5.1. 前言
    5.2. 模擬計算設置
    5.3. 基態(tài)ZIF-8四元環(huán)結(jié)構(gòu)計算
    5.4. 模擬結(jié)果及分析
        5.4.1 吸附重金屬離子的模擬結(jié)果
        5.4.2 吸附稀有金屬離子的模擬結(jié)果
        5.4.3 吸附金屬離子的吸附能量分析
    5.5. 本章小結(jié)
第六章 Pd@ZIF-8催化性能的初步探索
    6.1 前言
    6.2 實驗方法和測試裝置
        6.2.1 實驗試劑及設備
        6.2.2 催化劑的制備
        6.2.3 催化劑的活性評價及裝置
        6.2.4 催化劑的表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 Pd@ZIF-8催化劑的表征分析
        6.3.2 Pd@ZIF-8催化劑的活性
        6.3.3 反應溫度對催化劑的活性影響
        6.3.4 反應空速對催化劑的活性影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 結(jié)論(Main Conclusions)
    7.2 研究工作展望(Future Prospects for Research)
參考文獻
研究成果及發(fā)表的學術論文
致謝
作者與導師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3664665