NC-MoS2纳米吸附剂的合成及其对水溶液中铅的去除研究

摘要

水在食品工业和人们日常生活中扮演着重要的角色。近年来，水体重金属污染对食品安全问题造成了巨大的困扰，其中重金属铅离子对人体的危害很大，从饮用水中去除铅离子已经引起了人们的广泛关注。为了保障饮用水安全，本研究采用溶剂热法制备了多功能氮掺杂碳-二硫化钼（NC-MoS2）复合纳米吸附剂，并对其进行了材料表征以及其对铅离子的吸附性能的评价。主要开展了以下研究工作： （1）提出了一种简单制备NC-MoS2纳米材料的方法，所合成出的纳米材料表面能具有较高的比表面积和大量的表面官能基团。通过扫描电子显微镜（SEM）、（能量色散X射线谱）EDAX、傅立叶变换中红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和Boehm滴定法证实了NC-MoS2纳米材料的成功制备。SEM结果表明纳米材料形貌比较均匀， EDAX证实了C、N和O元素在纳米材料中的存在；通过XRD、FTIR和Boehm官能团滴定法证明在二硫化钼的表面引入氮掺杂碳能够提供更多的含氧官能团。 （2）NC-MoS2纳米吸附剂对铅离子的吸附性能研究。在不同 pH 值条件下进行吸附实验，其结果表明在pH = 5时吸附性能最佳；吸附动力学拟合结果表明NC-MoS2对铅离子的吸附符合准二阶动力学模型，说明此过程是化学吸附；吸附热力学试验结果表明 NC-MoS2对铅离子的吸附符合 Langmuir 吸附等温线模型，是单分子层的吸附过程，并且通过Langmuir吸附等温线模型求得室温下最大吸附量高达439.09 mg g-1；通过对吸附前后材料的XPS和FTIR进行分析，表明在NC-MoS2表面上有大量的-OH，-COOH和-NH2官能团，这些官能团可与铅离子之间发生离子交换反应，从而实现对铅离子的吸附去除。 （3）对NC-MoS2纳米吸附剂在水中抗干扰能力进行研究，结果表明其他重金属离子的存在对铅离子的吸附不会产生很大影响；并对其重复利用性进行研究，试验结果表明NC-MoS2具有良好的重复利用性，在7次重复利用过程后吸附效果仍在80%以上，这对 NC-MoS2去除水中铅离子有很大的实际应用意义。综上所述，NC-MoS2可以作为一种有效的从水中去除铅离子的纳米材料，这也说明 NC-MoS2在在食品安全领域具有较为广阔的应用前景和潜力。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 重金属残留污染概述

1.2 目前重金属铅的去除技术

1.3 重金属离子新型吸附剂材料的分类及其应用

1.4 纳米材料吸附剂的功能化修饰

1.5 二硫化钼简介

1.6 研究目的与意义

1.7 研究内容

1.8 技术路线

第二章 氮掺杂碳-二硫化钼纳米吸附剂的制备与表征

2.1 试验材料

2.2 氮掺杂碳-二硫化钼吸附剂的制备方法与表征

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 氮掺杂碳-二硫化钼纳米吸附剂的吸附性能

3.1 试验材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 创新点

4.3 展望

参考文献

致谢

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