本文關(guān)鍵詞：MIL-101和Zr-MOFs改性與煅燒材料的制備及其去除重金屬性能研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,中國面臨極其嚴(yán)峻的水體污染問題,特別是工業(yè)廢水中的鉛、汞以及銻導(dǎo)致的污染,嚴(yán)重危害著人體健康。金屬-有機(jī)骨架材料是一種新興的多孔材料,具有比表面積大、孔隙率高、結(jié)構(gòu)多樣、表面易修飾等特點(diǎn),是一類潛在優(yōu)良的水處理吸附劑。本文通過氨基、巰基等官能團(tuán)對金屬-有機(jī)骨架材料MIL-101及Zr-MOF進(jìn)行改性,或?qū)⒏男院蟮腪r-MOFs材料通過高溫煅燒得到新型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物,從而為吸附法處理水中重金屬方面提供了新思路,拓寬了MOFs在處理重金屬方面的應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容有:1、首先通過水熱法一步合成具有大比表面積及不飽和金屬位點(diǎn)的MOFs材料MIL-101,然后采用后修飾的方法,通過嫁接不同量的乙二胺,將氨基官能團(tuán)引入到MIL-101上,得到一系列ED-MIL-101。通過XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等表征方法證實(shí)成功合成含有氨基的ED-MIL-101。ED-MIL-101(5 mmol)對Pb(II)的最大吸附容量高達(dá)81.09mg·g-1,吸附過程更符合Langmuir吸附等溫模型,為單層吸附。D-R等溫吸附模型表明ED-MIL-101對Pb(II)吸附的過程中化學(xué)吸附占主導(dǎo)作用。動力學(xué)研究表明吸附過程只需30min達(dá)吸附平衡,更符合擬二級動力學(xué)吸附模型。選擇性實(shí)驗(yàn)表明ED-MIL-101對Pb(II)有較高的選擇性和識別能力。此外,ED-MIL-101對實(shí)際廢水中Pb(II)的去除率高達(dá)97.22%,能有效去除實(shí)際廢水中Pb(II)。2、首先合成含有巰基官能團(tuán)的有機(jī)配體2,5-二巰基對苯二甲酸,再與ZrCl4在DMF溶劑下合成巰基功能化的Zr-MOFs(Zr-DMBD)。XRD和SEM表明Zr-DMB與UiO-66具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),FT-IR證實(shí)Zr-DMBD表面含有大量的巰基官能團(tuán)。吸附實(shí)驗(yàn)表明Zr-DMBD對Cu(II)、Cd(II)、Pb(II)及Hg(II)的最大吸附容量分別為40.2mg·g-1、43.8mg·g-1、97.0mg·g-1和171.5mg·g-1,遠(yuǎn)強(qiáng)于UiO-66的吸附能力,且吸附過程更符合Langmuir吸附等溫模型。D-R等溫吸附模型表明化學(xué)吸附在吸附過程中占主導(dǎo)作用。動力學(xué)表明Zr-DMBD對重金屬吸附速率快,20min內(nèi)就達(dá)到了吸附平衡,更符合擬二級動力學(xué)吸附模型。選擇性和重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)表明Zr-DMBD對Hg(II)有超強(qiáng)的識別能力和良好的再生性能。此外,Zr-DMBD對廢水中Cu(II)、Cd(II)、Pb(II)和Hg(II)的去除率可達(dá)99.45%,可處理Hg(II)的有效柱體積高達(dá)840BV,有望成為處理實(shí)際廢水中重金屬的良好吸附劑。3、首先合成了一系列Zr-MOFs材料UiO-66、UiO-66-NH2及Zr-DMBD,然后通過不同高溫煅燒得到不同相態(tài)結(jié)構(gòu)的ZrO_2材料,并用XRD、SEM、FT-IR等方法對材料進(jìn)行表征。吸附實(shí)驗(yàn)表明,在900℃條件下煅燒Zr-MOFs合成的ZrO_2比其他溫度煅燒得到的ZrO_2吸附Sb(III)能力更強(qiáng)。900℃煅燒UiO-66、UiO-66-NH2及Zr-DMBD合成的ZrO_2對Sb(III)的最大吸附容量分別為46.32mg·g-1、54.29和72.10mg·g-1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煅燒ZrO(OH)2得到的ZrO_2。吸附過程更符合Langmuir吸附等溫模型,屬于單層吸附。D-R等溫吸附模型表明吸附Sb(III)過程主要為化學(xué)吸附。動力學(xué)吸附研究表明Sb(III)在前20min內(nèi)吸附速率比較快,吸附平衡時間為60min,吸附過程中速率主要受化學(xué)吸附作用影響,符合擬二級動力學(xué)吸附模型。此外,溶液pH對Sb(III)吸附影響很大,吸附溶液最佳pH值為8�？傮w來說,由Zr-MOFs在900℃煅燒合成的ZrO_2對水中Sb(III)有很好的吸附能力。
【關(guān)鍵詞】：金屬-有機(jī)骨架材料 MIL-101 乙二胺修飾 Zr-MOFs 巰基改性 高溫煅燒 ZrO_2 吸附 重金屬離子
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 水中重金屬污染現(xiàn)狀及處理方法10-16
• 1.1.1 水中重金屬污染現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 鉛污染的主要來源及危害12
• 1.1.3 汞污染的主要來源及危害12-13
• 1.1.4 銻污染的主要來源及危害13
• 1.1.5 水中重金屬的處理方法13-16
• 1.2 金屬-有機(jī)骨架材料16-24
• 1.2.1 MOFs的簡介16-18
• 1.2.2 MOFs的分類18-19
• 1.2.3 MOFs的合成方法19-20
• 1.2.4 MOFs的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)20-23
• 1.2.5 MOFs的應(yīng)用23-24
• 1.3 本課題研究的目的和主要內(nèi)容24-26
• 第二章 氨基功能化MIL-101的合成及其去除水中鉛的性能研究26-50
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分26-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.1.3 氨基功能化MIL-101合成28-29
• 2.1.4 氨基化MIL-101吸附水中鉛的性能研究29-31
• 2.2 結(jié)果與討論31-49
• 2.2.1 表征31-38
• 2.2.2 吸附試驗(yàn)38-49
• 2.3 小結(jié)49-50
• 第三章 巰基功能化Zr-MOF的合成及其去除水中銅、鎘、鉛、汞的性能研究50-76
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分50-58
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備50-51
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑51-52
• 3.1.3 巰基功能化Zr-MOF的合成52-56
• 3.1.4 巰基功能化Zr-MOF吸附水中重金屬的性能研究56-58
• 3.2 結(jié)果與討論58-74
• 3.2.1 表征58-63
• 3.2.2 吸附試驗(yàn)63-74
• 3.3 小結(jié)74-76
• 第四章 高溫煅燒Zr-MOFs合成氧化鋯及其去除水中銻的性能研究76-93
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分76-80
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備76-77
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑77-78
• 4.1.3 高溫煅燒Zr-MOFs合成氧化鋯78-79
• 4.1.4 氧化鋯吸附水中銻的性能研究79-80
• 4.2 結(jié)果與討論80-91
• 4.2.1 表征80-83
• 4.2.2 吸附試驗(yàn)83-91
• 4.3 小結(jié)91-93
• 第五章 結(jié)論93-95
• 參考文獻(xiàn)95-103
• 碩士期間科研成果103-104
• 致謝104-105

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4 陳振寶;尚偉;;我國橡膠用骨架材料市場需求預(yù)測與建議[J];橡膠科技市場;2003年11期

5 高稱意;新一輪纖維骨架材料建設(shè)熱潮剖析[J];產(chǎn)業(yè)用紡織品;2004年08期

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9 柳永杰;馬建偉;;橡膠骨架材料行業(yè)淺析[J];橡膠科技市場;2008年07期

10 李書琴;;骨架材料行業(yè):依靠高科技含量贏得信譽(yù)[J];中國橡膠;2011年09期

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1 裘式綸;;多孔有機(jī)骨架材料[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第27分會：多孔功能材料[C];2014年

2 宋雪旦;王新平;郝策;邱介山;;發(fā)光金屬有機(jī)骨架材料用于檢測炸藥分子硝基苯的理論研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第15分會：理論化學(xué)方法和應(yīng)用[C];2014年

3 朱廣山;;目標(biāo)合成多孔芳香骨架材料及其性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第13分會：晶體工程[C];2014年

4 賁騰;裘式綸;;共價多孔有機(jī)骨架材料的靶向合成與功能研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第08分會場摘要集[C];2010年

5 常翠蘭;祁曉月;李先江;王欣;白玉;劉虎威;;磁性金屬-有機(jī)骨架材料的制備及其在手性分析中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第02分會：分離分析及微、納流控新方法[C];2014年

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7 李先江;常翠蘭;白玉;劉虎威;;手性金屬有機(jī)骨架材料在色譜分離中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第02分會：分離分析及微、納流控新方法[C];2014年

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10 賁騰;裘式綸;;多孔有機(jī)骨架材料的碳化及其在環(huán)境、能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究[A];第十七屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會會議論文集[C];2013年

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1 北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 高稱意;纖維骨架材料出路在哪里[N];中國紡織報;2005年

2 本報記者 孟晶;輪胎“強(qiáng)筋健骨”，骨架材料須升級[N];中國化工報;2014年

3 中國橡膠工業(yè)協(xié)會骨架材料專業(yè)委員會秘書長 陳振寶;骨架材料：結(jié)構(gòu)調(diào)整仍需加速[N];中國化工報;2006年

4 梁金蘭;輪胎管帶骨架材料企業(yè)溝通供需[N];中國化工報;2003年

5 本報記者 孟晶;橡膠骨架材料行業(yè)深陷虧損泥潭[N];中國化工報;2013年

6 本報記者 孟晶;輪胎骨架材料市場出現(xiàn)“倒V”拐點(diǎn)[N];中國化工報;2010年

7 孟晶;專家建議采用新型骨架材料應(yīng)對[N];中國化工報;2009年

8 朱芝培;汽車：塑料零部件知多少[N];中國化工報;2004年

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1 袁榮榮;新型多孔芳香骨架材料的合成及其功能化[D];吉林大學(xué);2016年

2 王銘揚(yáng);柔性金屬有機(jī)骨架材料對氯代氣體吸附的性質(zhì)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 元野;定向設(shè)計(jì)與制備多孔芳香骨架材料及其功能化[D];吉林大學(xué);2015年

4 黃麟;新型金屬—有機(jī)及有機(jī)多孔骨架材料的制備和性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

5 孫立波;新型金屬—有機(jī)及有機(jī)多孔骨架材料的設(shè)計(jì)合成和性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2014年

6 劉冰;新型多孔有機(jī)骨架材料的制備和性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

7 張傳奇;基于低對稱三羧酸配體金屬—有機(jī)骨架材料的合成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2015年

8 關(guān)有為;幾種多孔有機(jī)骨架材料的合成方法探索和性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2012年

9 張文娟;新型穩(wěn)定金屬—有機(jī)骨架材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

10 郭曉丹;稀土金屬有機(jī)羧酸骨架材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D];吉林大學(xué);2006年

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1 肖亞娟;基于氮唑和二羧酸配體構(gòu)筑的金屬—有機(jī)骨架材料的合成、結(jié)構(gòu)和性能研究[D];東北師范大學(xué);2015年

2 王歡;功能化金屬—有機(jī)骨架材料的制備及應(yīng)用[D];陜西師范大學(xué);2015年

3 王舒萌;金屬—有機(jī)骨架材料的天然氣脫硫性能及表面活性劑中油水分離機(jī)理的模擬研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 涂斌斌;金屬有機(jī)骨架材料內(nèi)的空缺及其功能化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 康小珍;Zn(Im)_2骨架材料的合成及相變研究[D];太原理工大學(xué);2013年

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7 張士陽;剛性、三向配體構(gòu)筑的金屬有機(jī)骨架材料的合成、表征及性質(zhì)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2015年

8 張建功;金屬有機(jī)骨架材料的制備、表征及其催化性能研究[D];太原理工大學(xué);2013年

9 趙方彪;磁性沸石和金屬有機(jī)骨架材料的制備及其對金屬離子的吸附研究[D];吉林大學(xué);2016年

10 曹亞群;三維多孔雜金屬有機(jī)骨架材料的合成及其性質(zhì)的研究[D];吉林大學(xué);2016年

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本文編號：609523