【摘要】：磷是導致水體富營養(yǎng)化的主要元素之一,也是水質檢測的重要指標,因此,水體中磷的檢測和脫除研究具有重大現實意義。本研究第一部分合成了硝酸鋅改性介孔氧化硅納米微球介孔材料(Zn-MSN),研究了Zn-MSN對水中磷酸鹽的吸附性能,優(yōu)化了水中磷酸鹽的脫除條件。通過SEM、IR、TGA、XRD和氮氣吸附脫附表征可知,合成的Zn-MSN具有介孔結構、外貌呈球形,其比表面積可達912.12m~2/g。Zn-MSN吸附劑對磷的吸附動力學符合準二級動力學方程,吸附等溫線描述最符合Langmuir模型,在298K時最大單分子層吸附量為78.74mg/g,吸附過程是自發(fā)吸熱過程。正交試驗確定磷的最佳脫除條件為:溫度為35°C、pH=2、吸附劑的投加量為0.5g/L、吸附時間為12h。并且Zn-MSN介孔材料重復使用3次后對磷的脫除率仍為80%。本研究第二部分以Zn-MSN為薄膜梯度擴散技術(DGT)的結合相,構建Zn-MSN-DGT裝置,用于富集檢測不同水體和土壤中的磷。Zn-MSN-DGT對加標配制水中磷的累積量與累積時間呈線性關系(r~2=0.9989),回收率為96.4%。Zn-MSN-DGT對磷的測量在離子強度(0.00001-0.1mol/LNaNO_3)和pH(2-10)范圍內沒有顯著性差異。實驗結果表明,應用Zn-MSN-DGT采樣技術與鉬酸銨分光光度(AMS)法相結合可用于不同水體和土壤中磷的原位采集和測量。
【學位授予單位】：渤海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X830;O647.3
【圖文】：

基官能團固定在介孔二氧化硅上，然后與金屬陽離子配位或質子化以提供活性位點磷酸鹽被吸收。為了優(yōu)化這種吸附劑的性能，實現官能團的高負載量，要使有機官散均勻，并且孔徑大小也是至關重要的。目前使用的方法有兩種，即合成后嫁接和法合成官能化的介孔二氧化硅材料。合成后嫁接是在有機硅烷與表面硅烷醇基團縮合后，將官能部分“嫁接”到介孔硅上（圖 1-2a）。該方法表現出許多優(yōu)點，特別的是此方法適用于各種類型的介孔硅并且不破壞二氧化硅自身的介孔結構。當然也存在缺點，其中之一就是難以控制硅上有機官能團的分布情況。具體表現為有機配體傾向于在介孔入口附近官能化，小了介孔二氧化硅材料的有效孔徑。共縮合法（圖 1-2b）也稱為一鍋法或直接合成法，通過水解反應使二氧化硅前驅面活性劑和有機硅烷進行縮合組成凝膠�？梢跃_控制引入的有機官能團的量；使能團在材料表面均勻分布；在發(fā)生官能化時保持孔徑和密度；并減少合成時間和成外，在共縮合期間合成凝膠中大量添加有機硅烷使吸附劑部分甚至完全形成無序的構，也是其具有吸附性能的原因。一般使用氟離子或模板劑（如具有長烷基鏈的羧硫酸鹽）來幫助介孔二氧化硅官能團完成共縮合。

圖 1-3.金屬配位的乙二胺（EDA）官能化 MCM-41 的吸附Fig1-3 Adsorption of metal-coordinated ethylenediamine (EDA)-functionalized MCM-411.2 質子化的氨基官能化介孔二氧化硅材料如圖 1-4 所示，包括 MCM-48，SBA-15 和 MCM-41 在內的介孔二氧化硅可以通過或共縮合作用而被單氨基、二氨基和三氨基官能團修飾，將所得的氨基官能化的化硅浸入酸性（HCl）介質中，其中氨基官能團質子化形成銨活性位點以捕獲磷酸子，質子化的氨基官能化介孔二氧化硅吸附量大大增加，并且吸附劑可以通過 N再生循環(huán)使用[54-57]。據有關文獻報導，與修飾的 MCM-41 相比，氨基官能化的 MCSBA-15 對磷的去除率更高，這主要因為 MCM-48 是緊密聯系的介孔材料，SBA-1內具有較好的傳質，而 MCM-41 屬于完全分離的圓柱形孔[58]。與通過合成后接枝料相比，通過共縮合產生的氨基官能化二氧化硅材料由于有機官能團占據了孔隙，減小了其比表面積（BET）和孔體積（Vp）；同時，共結合后方法可能會影響結構排序[58.59]。因此，使用后合成接枝合成的氨基官能化的 MCM-41，MCM-48

【參考文獻】

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本文編號：2722203