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静电纺复合纳米纤维的制备及其在除Cr（VI）中的应用

作　者: 张闪闪
导　师: 刘廷岳
学　校: 北京服装学院
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 静电纺丝纳米纤维膜氧化铁六价铬
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着全球经济的快速发展，重金属污染已经成为一项十分严峻的环境问题,越来越引起人们的广泛关注。其中，六价铬Cr(Ⅵ)由于其高毒性、高溶解度和生物不可降解性，对人体毒性极大，严重危害人们的生命健康。因此，处理水体中重金属Cr(Ⅵ)的污染问题已经成为一项全球性的重要课题。本文基于静电纺丝法，选用具有特殊官能团的聚合物聚己内酰胺（PA6)和壳聚糖为原料，通过水热和热分解方法，成功地制备出了3种具有特殊形貌的功能性复合纳米纤维膜，采用SEM、FTIR、XRD、TEM等对产物的结构及形貌进行了表征：1、配制PA6@醇铁盐(IA)均匀溶液，静电纺出PA6@IA纳米纤维，通过水热反应制备出PA6@FexOy(氧化铁)复合纳米纤维膜，有花瓣状纳米FexOy晶体在PA6纤维上生成；2、以静电纺PA6纤维为基体，通过与铁盐络合及热解反应制备出PA6@FexOy复合纳米纤维膜，有颗粒状纳米氧化铁晶体在PA6纳米纤维上生成；3、静电纺出具有二维精细网络结构的PA6/Chitosan复合纳米纤维膜，然后通过络合和热解反应装载上FexOy纳米晶体，制成出一种高效的具有双重吸附作用的PA6/Chitosan@FexOy复合纳米纤维膜，有稠密的颗粒状的FexOy晶体在PA6/Chitosan纳米纤维上生成。然后，对以上3种所制备的复合纳米纤维膜进行除Cr(Ⅵ)性能研宄，结果表明：均具有优良的除铬性能，吸附过程符合二级动力学模型，属于Fremidlich等温吸附。除铬机理包括吸附和还原，不仅可吸附Cr(Ⅵ)，且Fe(Ⅱ)能把Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)，达到双重除铬效果。因此，该研宄为除去废水中Cr(Ⅵ)提供了高效吸附剂，也为环境修复领域提供了一种简单、高效的新方法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-24
  1.1 静电纺丝技术  9-15
    1.1.1 静电纺丝的发展历史  9-10
    1.1.2 静电纺丝的国内外发展状况  10
    1.1.3 静电纺丝原理  10-11
    1.1.4 静电纺丝影响因素  11-13
    1.1.5 静电纺丝应用  13-15
  1.2 静电纺丝在处理六价铬离子方面的应用  15-22
    1.2.1 六价铬的来源及危害  15-16
    1.2.2 传统治理方法  16-17
    1.2.3 静电纺丝技术在处理重金属离子方面的应用  17-20
    1.2.4 静电纺丝技术在处理Cr(VI)中的应用前景  20-22
  1.3 本文研究内容和目的  22-24
    1.3.1 研究内容  22-23
    1.3.2 研究目的  23-24
第2章水热法制备PA6@Fe_xO_y纳米纤维及其除铬性能研究  24-38
  2.1 引言  24
  2.2 实验原料及仪器  24-25
    2.2.1 实验原料  24
    2.2.2 实验仪器  24-25
  2.3 实验部分  25-27
    2.3.1 制备PA6@Fe_xO_y复合纳米纤维膜  25-26
    2.3.2 用所制备的PA6@Fe_xO_y复合纳米材料处理污水中的Cr(VI)  26-27
  2.4 结果与讨论  27-36
    2.4.1 SEM分析  27-28
    2.4.2 红外光谱(FT-IR)分析  28-29
    2.4.3 XRD分析  29
    2.4.4 不同温度对除铬效果的影响  29-30
    2.4.5 pH对除铬效果的影响  30-31
    2.4.6 吸附动力学分析  31-34
    2.4.7 吸附热力学分析  34-36
  2.5 小结  36-38
第3章热解法制备PA6@Fe_xO_y纳米纤维及其除铬性能研究  38-52
  3.1 引言  38
  3.2 实验原料及仪器  38-39
    3.2.1 实验原料  38
    3.2.2 实验仪器  38-39
  3.3 实验部分  39-41
    3.3.1 制备PA6@Fe_xO_y复合纳米纤维膜  39-40
    3.3.2 用所制备的PA6@Fe_xO_y复合纳米材料处理污水中的Cr(VI)  40-41
  3.4 结果与讨论  41-50
    3.4.1 电纺PA6纳米纤维的SEM分析  41
    3.4.2 PA6@Fe_xO_y复合纳米纤维的SEM和EDX分析  41-42
    3.4.3 FT-IR表征  42-43
    3.4.4 XRD表征  43-44
    3.4.5 TEM表征  44-45
    3.4.6 FeCl_2溶液浓度对除铬效果的影响  45
    3.4.7 pH对除铬效果的影响  45-46
    3.4.8 吸附动力学分析  46-49
    3.4.9 吸附热力学分析  49-50
  3.5 小结  50-52
第4章制备PA6/Chitosan@Fe_xO_y纳米纤维及除铬性能研究  52-71
  4.1 引言  52
  4.2 实验原料及仪器  52-53
    4.2.1 实验原料  52-53
    4.2.2 实验仪器  53
  4.3 实验部分  53-56
    4.3.1 制备PA6/Chitosan@Fe_xO_y复合纳米纤维膜  54
    4.3.2 用PA6/Chitosan@Fe_xO_y复合纳米纤维处理污水中Cr(VI)  54-56
  4.4 结果与讨论  56-70
    4.4.1 电纺PA6/Chitosan纳米纤维SEM表征  56-57
    4.4.2 PA6/Chitosan@Fe_xO_y复合纳米纤维SEM和EDX分析  57-58
    4.4.3 FT-IR分析  58-59
    4.4.4 XRD分析  59-60
    4.4.5 TEM分析  60-61
    4.4.6 戊二醛交联浓度对除铬效果影响  61
    4.4.7 所用FeCI_2浓度对除铬效果的影响  61-62
    4.4.8 pH对除铬效果的影响  62-63
    4.4.9 吸附动力学分析  63-65
    4.4.10 吸附热力学分析  65-67
    4.4.11 除铬机理  67-70
  4.6 小结  70-71
第5章结论  71-72
参考文献  72-79
攻读硕士期间发表的学术论文  79-80
致谢  80

静电纺复合纳米纤维的制备及其在除Cr（VI）中的应用

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