本文選題：聚氨酯泡沫塑料 + 雙硫腙��； 參考：《長安大學》2015年碩士論文

【摘要】：鎘、汞、鉛是環(huán)境中具有強烈生理毒性的重金屬元素,其毒性大、難降解并易在農(nóng)作物內(nèi)富集從而對動物和人類健康造成危害。鎘、汞、鉛在水體中常以離子(Cd2+,Hg2+,Pb2+)或膠體等形態(tài)存在,經(jīng)工業(yè)廢水排放及化學燃料的燃燒等形式使周邊水質(zhì)受到重金屬污染,嚴重危害動植物生存環(huán)境。目前,鎘、汞、鉛污染廢水處理方法可概括為生物、物理、化學三大類,但現(xiàn)有方法對痕量鎘、汞、鉛污水,尤其是飲用水,難以做到深度去除、成本低廉、無二次污染等。本研究致力于針對鎘、汞、鉛處理開發(fā)一種經(jīng)濟、高效、環(huán)保的新型吸附材料,并運用多種表征手段和測試方法對其物化性能及其吸附性能與機理進行探討研究。本文的研究思路、理論依據(jù)及主要研究內(nèi)容要點為:(1)聚氨酯泡沫塑料(PU)具有成本低廉、性能穩(wěn)定、環(huán)保、易與水體分離等優(yōu)點,雙硫腙分子(H2D2)具有對Cd2+,Hg2+,Pb2+離子的螯合配位特性。本文以聚氨酯泡沫塑料為骨架,利用其分子鏈單元結(jié)構(gòu)中含有的NH-活性中心,根據(jù)Mannich反應原理接枝螯合吸附基團雙硫腙,合成了一類新型吸附材料,并分別考察合成制備過程中溶液p H,時間,物料比以及溫度因素對雙硫腙接枝率的影響,獲得了最佳合成條件,對接枝前后的聚氨酯泡沫塑料樣品紅外光譜圖進行比較分析,結(jié)果表明雙硫腙成功接枝到聚氨酯骨架上,由此得到了合成工藝簡單且雙硫腙接枝率高達96.51%的螯合泡塑吸附材料。(2)對螯合泡塑(grafted PU)靜態(tài)吸附水體中Cd2+,Hg2+,Pb2+性能和機理進行研究,通過單因素(溶液p H,接枝時間,物料比、溫度及共存離子)實驗,獲得靜態(tài)吸附過程的最佳性能參數(shù)。結(jié)果表明,螯合泡塑吸附材料對Cd2+,Hg2+,Pb2+具有明顯的吸附作用,在最佳吸附條件下,5mg/L含Cd2+廢水、8mg/L含Hg2+廢水、5mg/L含Pb2+廢水經(jīng)一次吸附后去除率分別達到99.95%、99.99%、99.96%,溶液中Cd2+、Hg2+、Pb2+含量分別降為0.0025mg/L、0.0008mg/L、0.002mg/L,均低于WHO飲水標準中規(guī)定的重金屬離子排放限值,遠低于排放要求。常見離子對吸附過程的影響可忽略不計。本文探討了酸洗法對負載三種離子的螯合泡塑的靜態(tài)洗脫性能,表明負載Cd2+、Pb2+的螯合泡塑洗脫效果良好,洗脫率達到98%以上,但二次吸附效果不如首次吸附。Hg2+的螯合泡塑洗脫效果不太理想,有待于進一步地研究。(3)采用吸附柱法,考察了動態(tài)吸附、洗脫條件與性能。結(jié)果表明相同條件下,三種重金屬離子的動態(tài)飽和吸附量較接近于靜態(tài)飽和吸附量,同時動態(tài)洗脫峰較集中,脫附率較高。(4)利用FT-IR和EDS對吸附前后螯合泡塑進行了表征,表明Cd2+,Hg2+,Pb2+成功固載在螯合泡塑吸附材料上。利用Langmuir,Freundlich等溫吸附模型對吸附結(jié)果進行擬合,表明吸附過程更好地符合Langmuir模型,說明該過程屬于Langmuir單分子層吸附機理。吸附動力學研究表明二級反應動力學能更好地描述整個吸附過程及離子間的擴散是主要控速步驟。計算了吸附過程的活化能,表示該過程為螯合吸附。另外,熱力學研究表明螯合泡塑吸附材料對Cd2+,Pb2+的吸附屬于自發(fā)、熵減的放熱過程,對于Hg2+的吸附屬于自發(fā)、熵增的吸熱過程。(5)利用實驗所得參數(shù),初步設計和計算了螯合泡塑處理重金屬離子工業(yè)廢水的工藝參數(shù)和條件,證實了此工藝的實際可行性。本文合成的新型重金屬離子吸附材料尚未見報道,其具備低成本、環(huán)保、高效等優(yōu)點,合成工藝簡單,綠色環(huán)保,對水體中Cd2+,Hg2+,Pb2+表現(xiàn)出顯著的吸附性能。實驗得到的最佳吸附條件比較接近大多數(shù)工業(yè)廢水化學環(huán)境,且重金屬離子與吸附材料結(jié)合穩(wěn)定,不易脫附,不會對環(huán)境造成二次污染,可以較好地實現(xiàn)被污水體凈化目的,有望應用到實際中。本文將低成本的聚氨酯泡沫塑料進行結(jié)構(gòu)改性,使其具備螯合吸附重金屬離子能力,為合成其它以聚氨酯泡沫塑料為骨架的復合新型材料在廢水處理領域的研究應用提供了新思路。
[Abstract]:Cadmium , mercury and lead are the heavy metal elements which have strong physiological toxicity in the environment . It is highly toxic and difficult to degrade and is easy to be enriched in crops . It has the advantages of low cost , stable performance , environmental protection , easy separation of Cd , Hg and Pb . The effects of time , material ratio and temperature on the grafting rate of dithizone were studied . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) in the water was 99.95 % , 99.99 % and 99.96 % , respectively . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) in the solution was 99.95 % , 99.99 % and 99.96 % respectively . ( 3 ) The adsorption column method was used to study the dynamic adsorption , elution conditions and performance . The results showed that the adsorption of Cd ~ ( 2 + ) , Hg ~ ( 2 + ) and Pb ~ ( 2 + ) was the main controlling step .

【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ424;X703

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本文編號：1785753