功能納米材料的制備及其在水處理方面的應用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,重金屬污染越來越嚴重。重金屬離子很難在自然界中被生物降解,而且還會在人體中發(fā)生富集,從而引起各種疾病。此外,由于地理環(huán)境等因素,氟離子也是地下水中的主要污染物之一,高氟水嚴重影響人體健康,所以對地下水中氟離子去除的研究也是非常必要的。
　　納米材料作為一種新興材料,呈現(xiàn)出許多奇異的物理、化學性質(zhì),納米材料在蒸氣壓﹑熔點、磁性﹑超導﹑光學性質(zhì)﹑化學反應性等方面都表現(xiàn)了特殊的性能,已成為材料科學研究的前沿熱點領(lǐng)

2、域。本研究通過設(shè)計制備了多種納米凈水材料,并將其應用于水中重金屬鈷離子及氟離子的去除,取得了比常規(guī)材料更好的處理效果。
　　主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計制備一種復合材料:氨基化氧化石墨烯(GO-NH2),它有比活性炭更好的吸附性能。將氧化石墨烯與氨基重氮鹽結(jié)合制備得到。將其作為吸附劑用于去除水中的重金屬離子鈷,根據(jù)實驗的結(jié)果顯示,GO-NH2納米片能很快的去除水中的鈷離子,0.3 g/L的吸附劑可以在5分鐘內(nèi)去除90％

3、以上的鈷離子。最大飽和吸附容量可以達到116.35 mg/g,這是現(xiàn)在已有的材料中吸附容量最大的材料之一?？紤]到GO-NH2納米片具有較高的吸附容量,可以將其制成過濾膜來使用。使用這種過濾膜去除水中鈷離子,最高能去除98%的鈷離子, GO-NH2納米片是一種非常有效的吸附重金屬離子的吸附劑材料。
　　(2)通過一種簡單的兩步法合成制備Ag/Fe納米合金材料,并用其修復受污染水。這里的制備過程中不需要氮氣的保護,在整個反應中,使用

4、PVP保護產(chǎn)物不被氧化。通過多種表征驗證所得物質(zhì)為Ag/Fe納米合金材料,并對其微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行進一步表征。在Ag/Fe納米合金材料中,銀顆粒和納米零價鐵可以形成間隙為零的高效原電池,其反應電動勢為△E?=1.023 V。較大的電動勢可以加快反應中的電子轉(zhuǎn)移,從而加快反應速率,內(nèi)核的納米零價鐵顆粒也可以得到充分利用。實驗結(jié)果顯示,Ag/Fe納米合金材料具有比納米零價鐵更高的吸附容量和更快的反應速率。
　　(3)設(shè)計制造了一種簡單

5、的配合物材料Ce-bpdc。在本實驗中,將聯(lián)苯二甲酸作為配體,三價鈰離子作為中心離子,做出新型配合物。用X射線衍射、傅里葉紅外光譜、X射線電子能譜、N2吸附/脫附實驗等方式對材料進行測定和表征,從實驗結(jié)果可以看出,Ce-bpdc已制備成功,且配合物有很好的結(jié)晶度。將這種配合物材料用于處理水中氟離子,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出,Ce-bpdc能在弱酸條件下去除水中氟離子,并且在無干擾離子存在情況下,有很好的去除效果,最大飽和吸附容量達到45.5 m