本文關(guān)鍵詞：新型胺基強化納米氧化鑭復(fù)合材料研制及飲用水深度除氟特性

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【摘要】：本研究將納米氧化鑭擔載于季胺基修飾聚苯乙烯樹脂,成功研制新型復(fù)合功能材料D201-La_2O_3并用于飲用水中微量氟離子去除。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、比表面積分析(BET)等多種手段進行系統(tǒng)表征,結(jié)果表明:載入納米氧化鑭為晶體結(jié)構(gòu),其顆粒尺寸約20-30nm。復(fù)合材料對氟離子去除是溶液pH決定的過程,最優(yōu)凈化條件為pHs=3-7之間;競爭實驗表明:當溶液中共存高濃度SO_4~ (2-)、Cl~-和NO_3~-時,復(fù)合材料較之其母體仍表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。此外,快速動力學(xué)吸附平衡可在180min內(nèi)實現(xiàn),吸附過程為吸熱過程,最大氟離子吸附容量約122.2mg/g。高效流速下固定床吸附研究進一步證明其潛在應(yīng)用優(yōu)勢,處理后氟離子濃度低于生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006),處理量高達1180BV,更重要的是吸附后復(fù)合材料可通過堿液進行高效再生和重復(fù)利用。研究采用XPS圖譜及SEM-EDS分析闡明復(fù)合材料除氟機制及胺基官能團作用。XPS分析表明復(fù)合材料對氟離子高選擇性吸附主要歸因于載入納米氧化鑭,而非表面胺基官能團。進而,本研究制備兩種參比復(fù)合材料,分別以非荷電氯甲基及荷負電磺酸基為母體材料探究功能基團決定的納米吸附利用效率。胺基修飾復(fù)合材料可在90分鐘內(nèi)實現(xiàn)高效納米粒子利用,相比而言,非荷電氯球和荷負電磺酸基存在條件下,充分吸附反應(yīng)24小時,載入納米粒子利用僅為外圍區(qū)域。這項工作的主旨在于提出一種新的提升復(fù)合材料吸附性能的方法,利用荷正電功能基修飾,提高納米粒子利用效率,從而強化復(fù)合材料除氟效果,充分證明該方法制備的復(fù)合材料D201-La_2O_3具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：氟化物 氧化鑭 納米復(fù)合材料 荷電功能基團 吸附 利用效率
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU991.2;TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 氟污染現(xiàn)狀與來源10-11
• 1.1.2 氟化物污染危害與控制11-12
• 1.2 常規(guī)除氟方法12-16
• 1.2.1 沉淀法12-13
• 1.2.2 膜分離法13-14
• 1.2.3 電凝聚法14
• 1.2.4 離子交換法14-15
• 1.2.5 吸附法15-16
• 1.3 吸附材料簡述16-19
• 1.4 復(fù)合吸附材料研究進展19-21
• 1.5 研究意義及內(nèi)容21-24
• 1.5.1 研究意義21-22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-24
• 第2章 納米氧化鑭復(fù)合材料的制備與表征24-30
• 2.1 實驗部分24-25
• 2.1.1 實驗試劑24
• 2.1.2 主要實驗儀器24-25
• 2.2 制備方法25-26
• 2.3 分析方法26-27
• 2.4 實驗研究方法27-30
• 2.4.1 溶液pH對除氟性能的影響27-28
• 2.4.2 常規(guī)競爭離子對除氟性能的影響28
• 2.4.3 動力學(xué)吸附實驗28
• 2.4.4 等溫吸附實驗及最大吸附量測定28-29
• 2.4.5 模擬柱吸附及脫附再生動態(tài)實驗29
• 2.4.6 吸附-脫附穩(wěn)定性靜態(tài)實驗29-30
• 第3章 納米氧化鑭復(fù)合材料高效除氟特性研究30-44
• 3.1 D201- La_2O_3表征結(jié)果分析30-34
• 3.1.1 掃描電子顯微鏡 (SEM/SEM-EDS) 分析30-31
• 3.1.2 透射電子顯微鏡 (TEM) 分析31-32
• 3.1.3 X射線衍射 (XRD) 與比表面積 (BET) 分析32-34
• 3.2 D201- La_2O_3性能結(jié)果分析34-42
• 3.2.1 pH對材料性能影響的研究34-35
• 3.2.2 競爭對材料選擇吸附性能影響的研究35-37
• 3.2.3 動力學(xué)吸附研究37-40
• 3.2.4 溫度對復(fù)合材料除氟性能影響40-41
• 3.2.5 靜態(tài)再生性能研究41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第4章 吸附機制和功能基團作用研究44-52
• 4.1 載入的La_2O_3的作用分析44-46
• 4.2 表面功能基團作用分析46-49
• 4.3 超高速流態(tài)下柱吸附分析49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 研究結(jié)論52
• 5.2 創(chuàng)新點52-53
• 5.3 研究展望53-54
• 參考文獻54-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔的科研任務(wù)和主要成果62-64
• 致謝64-66
• 作者簡介66

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本文編號：825198