水溶液中Cu-EDTA复合物的组装、调控及应用

摘要

根据目前电镀废水中 Cu-EDTA的处理技术的研究现状可知，在保持Cu-EDTA初始化学形态不变的情况下对其进行吸附和分离是最具有可操作性且二次污染最小的一类方法，其中吸附法是最常使用的方法。然而使用吸附法的过程中仍然会出现诸多问题，如制备吸附剂时存在复杂的合成或修饰过程、吸附过程中单一的作用力而导致较低的吸附效率等问题。而本论文是为解决上述出现的问题而进行的研究工作，具体工作内容及主要结论如下：
　　（1）通过自组装的方法，使用十二胺（DA）将水溶液中Cu-EDTA分离出来，得到一种基于 Cu-EDTA而生成的表面带正电荷的超分子层状材料。DA通过静电吸引相互作用与Cu-EDTA结合一起，进一步地通过DA碳链间的疏水相互作用自组装形成超分子层状材料，其中该材料的结构单元为Cu-EDTA@2DA。巧妙地将这种表面带正电荷的超分子层状材料作为一种吸附剂，利用其与阴离子染料间的静电吸引相互作用而吸附印染废水中的阴离子染料；而且由于该材料存在疏水区间，亦可通过疏水相互作用吸附油溶性染料。同时使用有机溶剂 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）可将吸附在超分子层状材料上的染料分子萃取下来，实现该材料的循环再利用。这是首次利用污染物（Cu-EDTA）并通过自组装的方式构建了具有优异性能的吸附材料，实现了“以废治废”的环境治理政策，同时也为自组装技术的应用开辟了一个新的领域。
　　（2）将聚乙烯亚胺（PEI）/十二烷基硫酸钠（SDS）复配体系引入Cu-EDTA废水处理过程中，其中 PEI作为“桥梁”，不仅与 SDS间产生强烈的静电吸引作用和疏水相互作用，也会与Cu2+进行配位作用，多种非共价相互作用力间的平衡和协同效应促使不溶于水的聚集体的生成，从而达到去除Cu-EDTA的目的。在PEI/ SDS复配体系中，由于PEI的存在而致Cu-EDTA的去除效率与溶液pH值密切相关，仅在溶液pH值为9~10范围内，Cu-EDTA的去除效率达到最高。其中溶液pH值的变化不仅影响PEI与Cu2+间的配位作用，也会影响PEI与SDS间的静电吸引相互作用。另外，当复配体系中存在高浓度电解质（NaCl）时，虽然能够屏蔽了PEI与SDS间强烈的静电吸引相互作用，但此时PEI的疏水链段（乙烯基）和 SDS的疏水碳链之间的疏水相互作用为主要驱动力致使不溶于水的聚集体的生成，从而导致Cu-EDTA从水中分离出来。这种利用高分子/表面活性剂复配体系去除金属离子的絮凝过程，在处理含有表面活性剂的重金属离子废水中的处理过程具有重大的应用潜力。

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第一章 引言

1.1分子组装

1.1.1 分子组装

1.1.2 非共价相互作用力

1.2 非共价相互作用在工业废水处理过程中的广泛应用

1.2.1非共价相互作用诱导的分子自组装材料

1.2.2 非共价相互作用诱导的吸附过程

1.2.3 非共价相互作用诱导的絮凝过程

1.3含Cu-EDTA废水概况

1.3.1 Cu-EDTA结构特点及危害

1.3.2 含有Cu-EDTA废水的处理方法

1.4工作内容

1.4.1 本课题研究意义

1.4.2 本文工作

第二章十二胺辅助的Cu-EDTA层状材料的构筑及其对染料吸附研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 样品制备

2.2.3 表征方法

2.2.4 吸附实验

2.3结果与讨论

2.3.1 超分子层状材料的制备

2.3.2 超分子层状材料的表征

2.3.4 染料吸附实验

2.4 本章小结

第三章 聚乙烯亚胺和十二烷基硫酸钠辅助的Cu-EDTA组装过程及其在实际工业废水中的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 溶液配制

3.2.3 表征方法及计算公式

3.3 结果与讨论

3.3.1 PEI/Cu-EDTA/SDS最优比例的确定

3.3.2 FT-IR表征沉淀复合物组分组成

3.3.3 pH值对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响

3.3.3电解质（NaCl）对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响

3.3.4 表面活性剂种类对PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA效率的影响

3.3.5 PEI/SDS复配体系去除Cu-EDTA的作用机理

3.3.6 PEI/SDS复配体系在实际工业废水处理中的应用

3.4 本章小结

第四章 结论

参考文献

硕士在读期间发表论文情况

致谢

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