巯基功能化3DOM TiO-SiO吸附剂制备及性能研究

摘要

重金属污染在环境中不能被生物降解，且以不同的价态在水、底质和生物之间迁移转化并可通过生物发生富集，对人类和生态系统造成严重危害。重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一。废水处理中重金属的研究已成为当今非常重要的环境课题。 三维有序大孔(3DOM)材料是近年来发展起来十分新颖的研究课题。由于其孔结构、孔壁材料组成乃至孔内化学环境可在很大范围内调变，在物理、化学等领域内有着十分诱人的广泛应用前景。这种新型的3DOM材料具有较大的孔径且孔径分布窄，孔道排列整齐有序，有助于物质在其中的传递运输，有望成为一种性能优良的新型吸附、分离材料。 本研究采用微乳法制备了单分散的聚苯乙烯(PS)胶晶，用自然沉淀法和离心法制备胶晶膜板，通过溶胶—凝胶法，以钛酸丁酯(TBT)和3-巯基-丙基-三甲氧基硅烷(MPTMS)作为前驱物，共聚缩合制备了巯基功能化的3DOM材料。用SEM、FTIR、EDS测试表征所制得材料的结构、组成特性，表明制得了孔道排列有序、巯基含量较高的3DOMTiO2-SiO2杂化吸附材料。该材料用于对汞离子吸附测试，采用国家标准《过硫酸钾消解法—双硫腙分光光度法(GB7469-87)》测定。结果如下： 1、吸附动力学，观测温度和初始浓度对吸附的影响。测定303K时，一定量吸附剂吸附不同初始浓度的汞离子溶液，观测溶液中汞离子浓度随吸附时间的变化曲线；在293K、303K、323K下测定初始汞离子浓度为200mg/L的溶液中汞离子浓度随时间变化的吸附动力学曲线。根据吸附动力学曲线求出吸附活化能为30.1kJ/mol，扩散系数为10-12-10-13m2S-1，得出汞离子在3DOMTiO2-SiO2杂化材料上的吸附是由扩散控制的吸附。 2、室温下吸附量的测定。室温下，测定一定量的吸附剂在初始浓度为50mg/L、80mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L的Hg2+溶液中的吸附容量。当初始浓度在100mg/L以内时，吸附率可达到95％以上，对初始浓度为200mg/L和300mg/L汞离子的吸附也分别可达到84.5％和77％，测得最高吸附量为2.41mmol/g。 3、293K和303K下的等温吸附。测定恒温下的吸附，在实验浓度范围内很好的符合Freundlich吸附方程。 4、吸附剂的再生。把吸附后的巯基功能化的3DOMTiO2-SiO2材料放入6.0M盐酸中浸泡搅拌8小时，然后取出再用去离子水冲洗2～3次，干燥，再对其进行吸附性能测试，再生后的吸附剂的吸附能力为原来的67％。 所制备的巯基功能化的3DOMTiO2-SiO2材料具有良好的吸附性能和较大的吸附容量。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章吸附剂的制备

第3章巯基功能化3DOM TiO2-SiO2吸附剂对汞离子的吸附性能研究

第4章结论与展望

本学位论文的创新点

原创性申明及知识产权保护声明

致 谢