新型碳納米材料的制備及吸附有機(jī)污染物性能的研究.pdf

1、隨著我國(guó)塑料、造紙、印染等工業(yè)的高速發(fā)展，其產(chǎn)品與人們的日常生活息息相關(guān)，但目前存在某些企業(yè)過(guò)分追求利益而不顧環(huán)保理念，污水直接排放，或因未達(dá)到處理要求，而引發(fā)水體污染。因此，控制和治理水體污染是關(guān)系我們國(guó)計(jì)民生的一大問(wèn)題。
　　世界范圍內(nèi)，雙酚A在工業(yè)中的使用很廣泛，它可用于環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、增塑劑等的生產(chǎn)，也用于制作罐頭食品和飲料的包裝、奶瓶、眼鏡片等。然而，雙酚A是一種內(nèi)分泌干擾物，具有類似雌激素的作用，即使低濃度也會(huì)干擾

2、動(dòng)物和人體生殖發(fā)育，導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)，新陳代謝紊亂等。染料，也是一種常見的有機(jī)污染物。在我國(guó)，其年產(chǎn)量巨大，但生產(chǎn)的技術(shù)尚不完善。復(fù)雜的成分與結(jié)構(gòu)，使其難以降解，且大多數(shù)具有致突變、致畸、致癌作用。
　　吸附法，是人們公認(rèn)的能有效處理污水的一種常用方法。目前，廣大科研工作者正致力于開發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保，性能優(yōu)良的吸附劑。本文制備了磁性碳納米洋蔥材料(magnetic carbon nano-onions，MCNOs)，用于吸附雙酚A;制備了

3、金屬有機(jī)框架物(Zn-MOFs)-氧化石墨烯(GO)復(fù)合材料，用于吸附亞甲基藍(lán);制備了杏鮑菇基活性炭材料（pleurotus eryngii derived activated carbon，PEAC），用于吸附剛果紅等染料。并表征制備所得材料的形貌、結(jié)構(gòu)等要素，研究影響吸附的因素，探討吸附等溫線、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)。
　　1.磁性碳納米洋蔥材料吸附雙酚A。
　　本實(shí)驗(yàn)用普通蠟燭為原料，制成與乙酰丙酮鐵復(fù)合的新蠟燭，花費(fèi)成本較低

4、，操作簡(jiǎn)單。點(diǎn)燃新蠟燭，收集其煙灰，置于真空/氣氛管式電阻爐中，通氮?dú)?，分別設(shè)置溫度為700℃、800℃、900℃，均高溫煅燒2h，對(duì)應(yīng)3種加熱溫度，分別得到磁性碳納米洋蔥(magnetic carbon nano-onions，MCNOs-1、2、3)材料。通過(guò)SEM、TEM、BET、Raman光譜、XRD和XPS等表征手段對(duì)其進(jìn)行形貌、比表面積、元素和化合價(jià)等的分析。且將上述MCNOs材料用于吸附水中雙酚A(BPA)的性能的研究。本

5、實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究體系的pH、BPA的初始濃度，以及過(guò)程時(shí)間對(duì)MCNOs材料的吸附情況的影響。通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，可知該MCNOs-2材料對(duì)BPA的吸附量較大，Langmuir型等溫吸附、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合更準(zhǔn)確地說(shuō)明MCNOs-2材料對(duì)BPA的作用方式和過(guò)程，且完成該材料與BPA的相互作用，需要的時(shí)間短。
　　2.Zn-MOFs-GO復(fù)合材料吸附亞甲基藍(lán)。
　　通過(guò)改進(jìn)的Hummers法，可制得氧化石墨烯(GO)，將其溶于一定量

6、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，超聲分散得GO/DMF。以鄰氨基對(duì)苯二甲酸、丁炔二酸、Zn(OAc)2·2H2O為原料，室溫下，經(jīng)混合、攪拌，即可出現(xiàn)混濁，為Zn-MOFs絮狀沉淀。再緩慢加入GO/DMF溶液，使Zn-MOFs與GO復(fù)合。經(jīng)離心，二次水洗滌，真空干燥，可制得Zn-MOFs-GO復(fù)合材料。對(duì)該材料的表征運(yùn)用SEM、TEM和XPS，然后，探索體系的pH、MB的初始濃度、過(guò)程時(shí)間和溫度對(duì)Zn-MOFs-GO復(fù)合材料的吸附性能的

7、影響。通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，可知該Zn-MOFs-GO復(fù)合材料對(duì)MB具有較好的吸附效果，且吸附用Freundlich型等溫吸附與準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合較好，該材料的吸附量隨溫度的升高而減小。
　　3.杏鮑菇基活性炭材料用于吸附剛果紅、甲基橙和亞甲基藍(lán)。
　　本實(shí)驗(yàn)采用一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法，運(yùn)用真空/氣氛管式電阻爐煅燒杏鮑菇，經(jīng)研磨，洗滌，干燥，可制備得到杏鮑菇基炭(pleurotus eryngii char，PEC)。PEC用K

8、OH溶液按照一定比例浸泡數(shù)小時(shí)，濾去多余溶液，烘干后，于真空/氣氛管式電阻爐中活化，經(jīng)洗滌、干燥，得杏鮑菇基活性炭(PEAC)。本實(shí)驗(yàn)先通過(guò)SEM、TEM、BET、Raman光譜和XPS對(duì)該P(yáng)EAC材料進(jìn)行分析，再研究其用于吸附剛果紅(CR)、甲基橙(MO)和亞甲基藍(lán)(MB)，考慮溶液體系的pH、染料的初始濃度、過(guò)程時(shí)間和溫度對(duì)PEAC材料的吸附性能的影響。通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，可知PEAC材料對(duì)染料（CR、MO和MB）的吸附效果突出。