本文關鍵詞：沸石咪唑酯骨架結構材料（ZIF-8）對染料廢水中剛果紅的吸附效果和特征分析研究　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：金屬有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因其具有許多優(yōu)良的特性,包括高比表面積、穩(wěn)定的骨架結構,而引起人們廣泛研究興趣。沸石咪唑酯骨架結構材料(ZIF-8)作為一種典型的MOFs材料,具有較高化學穩(wěn)定性的顯著特點,并在沸水、NaOH溶液、有機溶劑甚至高壓條件下都有很好的熱穩(wěn)定性,現(xiàn)在已被很多應用領域廣泛應用。剛果紅染料廢水是典型的高濃度、高色度的有機廢水,直接采用傳統(tǒng)的生化和物化方法處理效果不佳。本文利用沸石咪唑材料(ZIF-8)高效去除水體中剛果紅,在目前研究領域中尚屬首次,通過研究不同影響因素對吸附過程的影響以及研究吸附反應過程機理,旨在解決染料廢水處理中的難題,為實際工程應用提供理論依據(jù)。本論文以氯化鋅和二甲基咪唑為原料,以甲醇為溶劑,在一定條件下合成出沸石咪唑材料(ZIF-8),通過對材料性質(zhì)進行表征,如掃描電鏡(SEM),X射線衍射(XRD),傅式紅外光譜(FTIR),比表面積及孔隙度分析等,并與之前研究報道合成的ZIF-8材料進行比較,發(fā)現(xiàn)與之前合成的ZIF8材料結構性質(zhì)基本一致。研究了不同條件下,ZIF-8材料對剛果紅染料吸附的影響,如混合時間、初始濃度、溫度、初始pH和鹽離子等條件,并與其他兩種傳統(tǒng)吸附材料(活性碳和沸石)對剛果紅吸附效果進行比較,發(fā)現(xiàn)ZIF-8材料具有明顯的優(yōu)勢,為工業(yè)應用提供了有力依據(jù)。通過對實驗數(shù)據(jù)進行處理,擬合出適合該吸附過程的吸附等溫線方程和吸附動力學方程,發(fā)現(xiàn)該吸附過程更好符合二級動力方程,從而可以推斷其反應過程屬于化學吸附而非物理吸附;同時,Langmuir方程更加適用于該吸附過程,說明了吸附反應屬于單層分子表面吸附過程,并推導出ZIF-8材料對剛果紅染料分子的最大吸附容量,在pH=7.8時,最大吸附量可達1250 mg g-1,在pH=4時,最大吸附量達到2000mg g-1，表明了該材料對剛果紅染料分子具有很強的吸附能力,在工業(yè)水處理方面具有廣闊的應用前景。利用材料吸附前后表征結果可以分析出,ZIF-8材料在吸附前后表面結構和形狀以及性質(zhì)未發(fā)生明顯變化。同時,可以推斷出該吸附反應機理,ZIF-8材料與剛果紅染料分子之間的作用是由于吸附劑材料進入水體后水解成大量的Zn-OH基團與染料分子帶有的-SO3和-N=N-基團之間產(chǎn)生的作用力,當吸附后-SO3基團大量附著在ZIF-8材料表面,使其表面帶有大量的負電荷。另外也伴有剛果紅分子中苯環(huán)與ZIF-8材料中方向咪唑環(huán)發(fā)生了π-π鍵作用。
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X788

【參考文獻】

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本文編號：1327634