海洋生物材料和碳納米材料對水中有害離子的吸附性能研究.pdf

1、近年來，隨著社會工業(yè)化進程的加速，經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，大量污染物包括重金屬和氟離子污染物排入河流，使水環(huán)境污染日趨嚴重。由于重金屬一般具有較大的毒性、高的移動性和低的中毒濃度，在水體中不能被生物降解，一些重金屬還可在微生物作用下轉(zhuǎn)化為具有更強毒性的重金屬化合物。人們可通過飲水及食物鏈的作用，在體內(nèi)富集越來越多的重金屬而中毒，嚴重的甚至導致死亡。國內(nèi)、外學者報道長期過量攝入氟化物可引起氟中毒。長期飲用高氟水會導致氟中毒，嚴重的氟中毒病人將

2、喪失勞動能力。因此，水體中有害離子污染已經(jīng)成為當今最嚴重的環(huán)境問題之一，廣大學者都在努力尋找科學有效的去除水中重金屬的方法。針對如此多的水體微污染物凈化處理方法，吸附法是一種簡單的、有前景的而且是已經(jīng)被廣泛應用的方法。本文對各種海洋生物材料，及其復合材料的水體中有害離子的吸附性能及吸附機理進行了研究。
　　 本研究采用溶膠-凝膠法制備了殼聚糖小球以及纖維，通過對比不同的干燥方法得到的小球及纖維對銅離子的吸附性能，得出冷凍干燥法干

3、燥的殼聚糖纖維(F-CSX)對水中銅離子的吸附效果最好，并且極好的符合Langmuir模型，最大吸附能力達到64.52mg/g。青島沿海收集到的滸苔(EP)，在實驗室中進行洗滌、烘烤干燥處理后采用高錳酸鉀進行氧化，得到了一種新的零成本的環(huán)境友好型吸附材料。經(jīng)過試驗表明：與未經(jīng)氧化的滸苔相比，大大提高了對銅離子的吸附性能。利用Langmuir等溫吸附式計算出KMnO4-EP在60℃下和pH為5.5時對銅離子的最大吸附量qmax為108.7

4、0mg/g。對比研究了海藻酸鈣/多孔硅復合材料和純多孔硅對銅離子的吸附作用，結(jié)果表明：海藻酸鈣/多孔硅復合材料在相同銅離子濃度下的吸附性能優(yōu)于純多孔硅，其吸附速率也明顯大于純多孔硅。利用SEM、FTIR、BET等方法分別測定了改性前后多孔硅材料的形貌和物理化學性質(zhì)。利用Langmuir等溫吸附式計算出海藻酸鈣/多孔硅復合材料在60℃下和pH為5.0時的銅離子最大吸附量為49.02mg/g。石墨烯是碳材料家族中的新成員，用液相剝落石墨棒的

5、方法制備了石墨烯，并且通過SEM，TEM對石墨烯進行了表征，以及zeta電位和FTIR圖譜分析。經(jīng)吸附實驗得出石墨烯吸附氟離子很好的符合Langmuir和Freundlich等溫吸附模型。當pH=7.0，溫度為25℃時，石墨烯對氟離子的的最大吸附量達到49.51mg/g。吸附動力學數(shù)據(jù)很好的符合pseudo-second-order動力學模型，吸附是一個化學控制的過程，并且經(jīng)熱力學研究表明，石墨烯吸附氟離子是一個自發(fā)的、吸熱的，不可逆的