| 新型吸附剂对染料和重金属离子吸附性能研究 | |
刘毅
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| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 王爱勤 |
| 2012-05-19 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 黏土 三维网络吸附剂 离子印迹 吸附 Clay Three-dimensional Network Adsorbent Ion Imprinting Adsorption |
| Abstract | 近年来，新型吸附剂在废水处理方面得到了广泛关注。其中各种黏土矿物、具有三维网络结构和印迹模板吸附剂成为研究的热点。 为了进一步改善黏土矿物的吸附性能，对凹凸棒黏土进行了碾磨处理，采用十六烷基三甲基溴化铵对累托石进行了改性，制备了膨润土/凹凸棒黏土复合物，考察了以上各种矿物吸附剂对染料的吸附性能；系统开展了具有三维网络结构的壳聚糖-g-聚丙烯酸/黏土(蛭石、黑云母和埃洛石)和羧甲基纤维素-g-聚丙烯酸/凹凸棒黏土复合水凝胶的吸附性能研究；合成了聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚丙烯酰胺阳离子水凝胶，采用离子印迹结合浸润方法制备了改性壳聚糖水凝胶，在结构表征的基础上，开展了吸附性能研究，探讨了可能的吸附机理。取得的主要研究结论如下： 1．凹凸棒黏土经过碾磨处理后，比表面积、微孔面积和微孔体积明显增加，但外比表面积和总的孔体积几乎未发生变化。与未经碾磨处理的凹凸棒黏土相比，经过 4 次碾磨处理后对亚甲基蓝的吸附量从89.21 mg/g增加到111.78 mg/g，提高了 25.30%。十六烷基三甲基溴化铵改性累托石后，对刚果红的吸附量明显提高，当累托石的有机率为10.65 wt%时，其吸附量达到 129.86 mg/g，与累托石相比提高了 9 倍。在凹凸棒黏土中复合膨润土可提高对亚甲基蓝的吸附量，当加入质量百分比为 10 wt%的膨润土时，复合物的吸附量提高了 90.55%，且可在较宽的 pH值范围内应用。 2．在壳聚糖-g-聚丙烯酸/黏土(蛭石、黑云母和埃洛石)复合水凝胶吸附亚甲基蓝体系中，实验结果发现：焙烧后的蛭石复合到水凝胶中有较高的吸附量。当加入质量百分比为 30 wt% 500 °C焙烧的蛭石制备的复合水凝胶，30 °C时，其吸附量比未焙烧蛭石制备的复合水凝胶提高了 16.44%；当加入质量百分比为 10 wt%黑云母制备的复合水凝胶，其吸附量与壳聚糖-g-聚丙烯酸相当；采用响应曲面法对壳聚糖-g-聚丙烯酸/埃洛石复合水凝胶吸附工艺进行了回归分析和参数优化。当加入质量百分比为 10 wt%未焙烧的蛭石、黑云母、埃洛石制备的复合水凝胶，对亚甲基兰的吸附量分别为1388.16、2002.49 和 1704.03 mg/g，该结果说明不同的黏土对三维网络复合水凝胶的吸附量有一定影响。 3．当加入质量百分比为 5 wt%凹凸棒黏土时，羧甲基纤维素-g-聚丙烯酸/凹凸棒黏土复合水凝胶对亚甲基蓝的吸附量与羧甲基纤维素-g-聚丙烯酸的接近，达到 1934.92 mg/g，其吸附过程主要是通过静电吸引和离子交换实现的。当加入质量百分比为5 wt%的凹凸棒黏土时， 复合水凝胶对 Pb2+离子和 Cu2+离子的吸附量分别达到 954.22 mg/g (4.61 mmol/g)和 297.19 mg/g (4.68 mmol/g)。研究表明复合水凝胶对 Pb2+离子和 Cu2+离子的吸附主要是通过羧基基团的络合作用和离子交换实现的，对 Pb2+离子的吸附量要低于 Cu2+离子，但对 Pb2+离子的吸附受溶液 pH值的影响较小。 4．聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚丙烯酰胺(PDMDAAC/PAM)阳离子水凝胶对阴离子染料刚果红有较高的吸附量。当 PDMDAAC 与 AM 的质量比为 1:10 和 3:10 时制备的水凝胶对刚果红的吸附量分别达到171.29 和 274.42 mg/g，且吸附过程几乎不受溶液pH值的影响。与直接交联的壳聚糖水凝胶相比，采用浸润和离子印迹结合浸润方法制备的改性的壳聚糖水凝胶对 Cu2+离子的吸附量分别提高了 12.73%和 23.09%；该吸附剂可以用稀盐酸实现对Cu2+离子的脱附，具有较好的重复再利用性能。 |
| Funding Project | 功能复合材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2878 |
| Collection | 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 刘毅. 新型吸附剂对染料和重金属离子吸附性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2012. |
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