【摘 要】
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在改革开放的年代里,工业发展取得的成功有目共睹;然而经济成功却是以牺牲环境为代价。在各种工业废水排放中,印染废水的水量巨大、程度极高,处理起来非常棘手,影响国家高质量发展战略。为了解决水资源短缺和水污染的紧急状况,找到可以治理水环境的有效方法迫在眉睫。吸附法是污水处理中经典的方法之一,可以有效处理水中的污染物从而实现再生利用。在本研究工作中,我们利用Diels-Alder反应和多组分反应结合,成功
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在改革开放的年代里,工业发展取得的成功有目共睹;然而经济成功却是以牺牲环境为代价。在各种工业废水排放中,印染废水的水量巨大、程度极高,处理起来非常棘手,影响国家高质量发展战略。为了解决水资源短缺和水污染的紧急状况,找到可以治理水环境的有效方法迫在眉睫。吸附法是污水处理中经典的方法之一,可以有效处理水中的污染物从而实现再生利用。在本研究工作中,我们利用Diels-Alder反应和多组分反应结合,成功制备了两种功能化碳材料:碳纳米管复合材料和磁性生物炭复合材料。通过FT-IR、SEM、TGA、XPS、TEM等技术对制备的碳材料进行表。另外,通过改变吸附参数(如吸附时间、初始MB浓度、p H值和温度),我们系统评估了两种功能化碳材料对水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能。主要结果如下:(1)通过Diels-Alder反应和Doebner-Miller多组分反应结合的一锅法制备了磺酸基功能化碳纳米管(CNTs-NH2-PSPSH)。与原始碳纳米管相比,改性后的碳纳米管复合材料能在水中很好的分散,对于MB的吸附效果明显提升。形貌,元素含量,热稳定性等表征结果可以证明成功制备CNTs-NH2-PSPSH。以CNTs-NH2-PSPSH为吸附剂,MB为模型污染物对吸附性能进行了系统研究。结果表明:CNTs-NH2-PSPSH对MB的吸附量达到70.28 mg/g,是未经修饰碳纳米管吸附量(22.64 mg/g)的3.14倍。利用控制变量法研究材料的吸附热力学和动力学行为,另外考察了溶液p H,MB浓度等对吸附行为的影响。结果表明:MB的初始浓度越大,温度升高及碱性环境对吸附的进行更有利。根据Langmuir等温吸附模型计算,CNTs-NH2-PSPSH对MB的最大单层吸附量为301.71 mg/g,说明CNTs-NH2-PSPSH在去除有机染料的方面具有明显优势。(2)通过Diels-Alder反应和MALI多组分反应结合的一锅法将壳聚糖接枝到磁性生物炭上,得到了壳聚糖接枝磁性生物炭复合材料(MBC-CHO-CS),成功引入大量的氨基和羟基。借助FT-IR、SEM、TGA、XPS等表征技术考察了MBC-CHO-CS的表面形貌和元素组成及其热稳定性质。改性后的材料在形貌,热稳定性及元素含量的变化,均证明MBC-CHO-CS被成功制备。为了考察MBC-CHO-CS对带正电性的有机染料的吸附能力,我们测定了所制备的MBC-CHO-CS在一定条件下对水中MB的吸附量。结果表明:MBC-CHO-CS对MB的吸附量从原始的5.65 mg/g提升到了56.03 mg/g,提升了近10倍。通过改变吸附体系的温度,p H,接触时间及MB的初始浓度等条件,控制单一变量进行一系列的吸附试验探究其吸附机理。结果显示:温度升高及碱性环境有利于MBC-CHO-CS对MB的吸附,MB的初始浓度越大,吸附量也越大。根据Langmuir等温吸附模型可以计算出MBC-CHO-CS对MB的最大单层吸附量可达到120.78 mg/g,说明壳聚糖接枝磁性生物炭复合材料在去除有机染料的方面具有一定的运用潜能。
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