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含芳香化合物废水的治理与纳米银粒子的沉积

作　者: 张佳志
导　师: 梁好均
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 芳香族化合物大孔吸附树脂 Freundlich模型吸附热力学纳米银粒子腐植酸沉积石英晶体微天平
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文主要包括大孔吸附树脂对芳香族化合物的吸附与纳米银粒子在腐植酸修饰的二氧化硅表面的沉积两部分研究。芳香族化合物如酚类、胺类物质具很高的毒性,这些化合物的废水未经处理直接排放,危害极大。大孔吸附树脂在处理芳香化合物废水方面有明显的优势。目前,研究较多的是纯组分有机污染物的吸附,而实际工业废水中常含有多种组分。对于芳香族弱酸-弱碱混合体系,一种吸附质含有弱Lewis酸性官能团、另一种含有弱Lewis碱性官能团,分子间作用复杂,在树脂上的吸附行为及其机理目前还缺乏足够的认识与了解。本论文研究了不同温度下,大孔吸附树脂DA201-CⅡ对溶液中纯组分的苯酚、苯胺、对氯苯酚、对氯苯胺,混合组分的苯酚-苯胺、对氯苯酚-对氯苯胺的静态吸附行为。结果表明:考察温度与浓度范围内,纯组分的吸附等温线符合Freundlich方程,吸附量顺序为苯酚<苯胺<对氯苯酚<对氯苯胺;混合体系中各组分的吸附数据也可以用Freundlich模型很好地拟合。与相同平衡浓度的纯组分吸附比,苯酚-苯胺混合溶液中两种分子共存会增加该体系的总吸附量;而对氯苯酚-对氯苯胺体系的总吸附量降低,小于纯组分对氯苯胺的量。同时,分析了吸附热力学函数,各吸附现象的原因。纳米银材料具有优异的性能,广泛地应用于医药、食品、纺织等多个行业。大规模生产与使用,将不可避免地造成纳米银粒子进入生态环境中。目前,纳米银材料对人体健康与生态环境的影响引起了高度关注。腐植酸是一种重要的天然有机物。研究腐植酸与纳米银的作用对探讨纳米粒子在环境中的迁移转化有着重要的意义。石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的质量传感器。本论文利用QCM研究了纳米银粒子处于不同的电解质及其浓度、背景腐植酸、pH、纳米银浓度及温度条件下,在腐植酸修饰的二氧化硅表面的沉积速度与沉积量。结果表明:考察范围内,纳米银粒子的沉积量随一价电解质(NaCl)与二价电解质(CaCl2)溶液浓度的增加而增大。沉积速度随NaCl浓度的增加先快速地增大,然后变化很小;而CaCl2浓度增加,其变化很小,可能是由于Ca2+离子与腐植酸大分子形成了络合物。纳米银溶液中存在背景腐植酸时,静电排斥和空间排斥增大,沉积速度显著地降低,接近两个数量级;沉积量也下降了约一个数量级。不同pH条件下纳米粒子的沉积速度变化不明显,而沉积量有不同。另外,较高的纳米银溶液浓度和沉积温度时,粒子在腐植酸修饰的二氧化硅表面沉积量较大。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章大孔吸附树脂与含芳香化合物废水的治理简介  11-25
  1.1 大孔吸附树脂简介  11-15
    1.1.1 大孔吸附树脂的发展  11
    1.1.2 大孔吸附树脂的合成与性能  11-13
    1.1.3 大孔吸附树脂的应用  13-15
  1.2 含芳香化合物废水简介  15-17
    1.2.1 我国水污染简介  15
    1.2.2 含芳香化合物废水及其危害  15-17
  1.3 含芳香化合物废水的治理技术  17-22
    1.3.1 生物处理法  17-18
    1.3.2 化学氧化法  18-19
    1.3.3 物理化学法  19-22
  参考文献  22-25
第二章纳米银粒子在腐植酸表面沉积的综述  25-36
  2.1 纳米银简介  25-28
    2.1.1 纳米粒子  25
    2.1.2 纳米银粒子  25-26
    2.1.3 纳米银的应用  26-27
    2.1.4 纳米银的应用  27-28
  2.2 腐植酸的概述  28-30
  2.3 石英晶体微天平的简介  30-34
    2.3.1 基本理论  30-31
    2.3.2 QCM 的基本组成及产品  31-32
    2.3.3 QCM 的应用进展  32-34
  参考文献  34-36
第三章大孔吸附树脂对芳香化合物的吸附研究  36-51
  3.1 引言  36-37
  3.2 实验部分  37-39
    3.2.1 实验原料与仪器  37-38
    3.2.2 大孔吸附树脂的前处理  38
    3.2.3 大孔吸附树脂的比表面积分析  38
    3.2.4 芳香化合物水溶液的吸附  38
    3.2.5 水溶液浓度的测定与树脂平衡吸附量的计算  38-39
  3.3 结果与讨论  39-48
    3.3.1 大孔吸附树脂的表征  39
    3.3.2 纯组分溶液的静态吸附  39-42
    3.3.3 混合组分溶液的静态吸附  42-47
    3.3.4 芳香化合物的吸附热力学性质  47-48
  3.4 本章小结  48-50
  参考文献  50-51
第四章纳米银粒子在腐植酸表面的沉积  51-63
  4.1 引言  51-52
  4.2 实验部分  52-54
    4.2.1 实验原料与仪器  52
    4.2.2 储备液的制备  52-53
    4.2.3 纳米银溶液表征  53
    4.2.4 芯片的预处理与后处理  53
    4.2.5 腐植酸的涂层  53
    4.2.6 沉积吸附步骤  53-54
    4.2.7 QCM 的数据监测与数据处理  54
  4.3 结果与讨论  54-61
    4.3.1 纳米粒子的表征  54-55
    4.3.2 腐植酸涂层处理  55
    4.3.3 一价和二价电解质的影响  55-58
    4.3.4 背景腐植酸含量的影响  58-60
    4.3.5 pH 的影响  60-61
    4.3.6 纳米银溶液的浓度以及沉积温度的影响  61
  4.4 本章小结  61-63
参考文献  63-64
致谢  64

含芳香化合物废水的治理与纳米银粒子的沉积

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