生物合成纳米复合材料吸附脱除不同形态汞的研究

摘要

汞作为全球性重金属污染物对人类健康具有很高毒性，因此，汞污染控制长期以来受到极大关注。目前，去除汞的方法主要包括吸附法、化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法等。利用负载有汞强亲和力元素纳米颗粒的碳纳米管复合材料对不同形态的汞的吸附证明是一种有效处理方法。但是，在材料制备过程中，传统物理方法不仅耗费大量能源来维持高温高压，而且效率低、价格高；传统化学方法不可避免使用有毒且昂贵的试剂作为还原剂和稳定剂，易残留有毒试剂，导致二次污染。因此，寻找一种简单、无毒、环境友好的纳米复合材料制备方法并用于脱除不同形态汞具有重要现实和学术意义。
　　本文以青椒果肉提取液和氯金酸为原材料，采用生物合成方法制备金纳米颗粒，并用所制备的金纳米颗粒合成制备了一种新型碳纳米管复合材料。采用紫外-可见光分光光度计（UV-vis）、透射电子显微镜（TEM）等仪器对材料进行了表征。较详细考察了金纳米颗粒制备过程和不同实验条件对复合材料吸附脱除气态元素汞和溶液汞离子的影响。主要内容如下：（1）以青椒果肉提取液作为还原剂，成功建立了金纳米颗粒生物制备方法。该方法具有绿色环保、廉价、反应迅速等优点，并且所制备的纳米胶体分散性好，性质稳定。（2）考察了不同pH、反应时间、氯金酸浓度对金纳米粒子形成过程及最终形态的影响。结果显示，在pH6，反应时间为5h，氯金酸浓度为1mM时，生成的金纳米胶体最为稳定且粒径较为均匀，大小为10-20nm。（3）将纳米金粒子负载到碳纳米管（CNTs）上，制备了纳米复合材料，考察了不同温度，不同纳米金负载量，不同汞入口浓度对气态汞吸附效率的影响。发现负载有金纳米粒子的碳纳米管对汞的吸附能力大大提高，对气态汞的脱除效率均可达98％以上。（4）考察了不同温度，不同吸附时间，不同pH和不同浓度条件下复合纳米材料对Hg2+脱除性能的影响。结果显示，复合纳米材料 Hg2+有非常出色的脱除性能，且应用条件宽泛，在较宽的pH范围、常温下和吸附时间5min吸附效率即可达98%以上，饱和吸附容量为7.687mg.g-1。

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第1章 生物合成金属纳米材料进展

1.1前言

1.2生物合成纳米材料

1.3 生物合成纳米材料机制研究

1.4本章小结

第2章 Au纳米粒子的生物合成

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.3.4本章小结

第3章 Ag纳米粒子的生物合成

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 Ag纳米粒子形成机理

3.5 本章小结

第4章 Au/CNTs纳米复合材料分离富集水中痕量无机汞离子

4．1引言

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 Au/CNTs吸附Hg2+动力学分析

第5章Au/CNTs纳米复合材料吸附脱除气态汞的研究

5.1 引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 论文不足之处

6.3研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及成果

致谢