磁性载铁有序介孔碳对双酚A去除的研究

摘要

随着工业的快速发展，各种各样的污染物被大量释放到自然环境中。当前，内分泌干扰物的污染问题已受到人们的广泛关注。基于纳米零价铁的高反应活性和介孔材料作为吸附剂和载体的优点，本研究制备了磁性载铁介孔碳材料，将其应用于去除模拟废水中的双酚A(BPA)。
　　通过碳热还原法制备了磁性载铁有序介孔碳材料(Fe/OMC)，然后利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对制备好的材料分别研究其表面形貌和结构特征。结果表明:该材料具有有序的六方介孔结构。对Fe/OMC进行N2吸附-脱附等温线表征，经计算得到材料比面积为536 m2/g，孔径约在3.8 nm处;从Zeta-potential表征可得知材料的等电点为4.76。从材料的磁性表征可知材料的磁性强度为10.54 emu g-1，表明材料具有良好的磁性分离能力。
　　进一步对影响吸附降解效率的最佳条件进行探究，包括初始pH值、吸附时间、温度和初始浓度等。实验结果表明结果:材料的pH适用范围很广，介于3-10之间;该材料在室温条件下对BPA具有较高的去除率，反应约360 min达到吸附平衡，此时BPA的最大吸附量可达311 mg/g。实验条件好控制，操作方法简便具有实际应用意义。同时，实验数据的动力学、吸附等温线和热力学拟合结果均显示，Fe/OMC对于吸附降解BPA有着相当不错的潜力。
　　为探索Fe/OMC对BPA的吸附降解机理，分别对吸附降解前后的材料进行X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析，结果表明:Fe/OMC中铁的形态主要为纳米零价铁，水体中的双酚A主要经由有序介孔碳基材料的吸附和纳米零价铁的氧化双重作用得以去除。

目录

声明

摘要

附图索引

附表索引

第一章 绪论

1．1 内分泌干扰物的概况

1．1．1 内分泌干扰物定义及特点

1．1．2 内分泌干扰物的种类及分类

1．2 内分泌干扰物的危害及来源

1．3 内分泌干扰物废水处理技术的研究现状

1．3．1 生物降解

1．3．2 物理-化学降解和处理

1．3．3 高级氧化技术

1．3 介孔材料的概述

1．3．1 介孔材料的种类以及结构

1．3．2 介孔材料的合成方法以及机理

1．3．3 介孔材料的应用

1．4 有序介孔碳概述

1．4．1 有序介孔碳的制备方法

1．4．2 有序介孔碳材料的改性

1．4．3 有序介孔碳材料在水体中的吸附应用

1．5 纳米零价铁

1．5．1 纳米零价铁的概述

1．5．2 纳米零价铁在应用中存在的问题及解决办法

1．5．3 有序介孔碳复合材料合成及应用

第2章 磁性载铁有序介孔碳材料的制备及表征

2．1 前言

2．2 材料及方法

2．2．1 试剂及设备

2．2．2 吸附剂的制备

2．2．3 吸附剂的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 SEM和TEM表征

2．3．2 氮气吸附-脱附表征

2．3．3 Zeta电位表征

2．3．4 磁性分析

2．3．5 热重分析

2．4 小结

第3章 磁性介孔碳吸附剂去除BPA的研究

3．1 前言

3．2 材料及方法

3．2．1 试剂及设备

3．2．2 批量试验

3．2．3 吸附剂的再生

3．3 结果与讨论

3．3．1 初始pH值对BPA吸附量的影响

3．3．2 接触时间与初始浓度对BPA吸附量的影响

3．3．3 反应温度对BPA吸附量的影响

3．3．4 吸附动力学模型

3．3．5 吸附等温模型

3．3．6 吸附热力学模型

3．3．6 吸附机理分析

3．3．7 Fe／OMC的再生

3．4 小结

结论与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表论文

附录B 攻读学位期间申请的专利项目

附录C 攻读学位期间参与的研究课题

致谢