本文選題：氧化鋅　切入點(diǎn)：二氧化鈦　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：納米材料及其功能化復(fù)合材料因其表面富含多種官能團(tuán),而被廣泛的應(yīng)用于吸附研究領(lǐng)域。著重于高效吸附材料的探索而對其表面基團(tuán)進(jìn)行修飾,不同的材料結(jié)構(gòu)和不同表面的基團(tuán)對于重金屬污染的吸附,已經(jīng)成為新型吸附材料的研究重點(diǎn)。本文通過對工程納米材料(氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO_2)、氧化石墨烯(GO))及其復(fù)合材料(氧化鋅-氧化石墨烯(ZnO-GO)、氧化鋅-殼聚糖(ZnO-CS)、氧化石墨烯-殼聚糖(GO-CS)、二氧化鈦-殼聚糖(TiO_2-CS))進(jìn)行掃描電鏡能譜分析(SEM-EDS)、紅外光譜分析(FTIR)和X射線電子能譜分析(XPS)表征及動(dòng)力學(xué)、等溫吸附模型擬合,研究在吸附重金屬鉛和釩的過程中材料表面官能團(tuán)的作用,探討陰陽離子吸附的差異。以路易斯酸堿理論為基礎(chǔ),為制備新型高效吸附材料,提供理論依據(jù)。本研究主要取得以下結(jié)論:1.ZnO、TiO_2及ZnO-GO、ZnO-CS、GO-CS、TiO_2-CS六種材料對鉛和釩的吸附均符合二級動(dòng)力學(xué)過程(R20.99),等溫?cái)M合結(jié)果符合Langmuir和Freundlich模型,其中RL1說明反應(yīng)易于進(jìn)行,吉普斯自由能均小于零,吸附反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。2.金屬氧化物納米材料因其結(jié)構(gòu)差異而表現(xiàn)出不同的吸附特性。在p H=6.5時(shí),納米ZnO表面帶正電、納米TiO_2表面帶負(fù)電;納米ZnO及TiO_2對鉛和釩飽和吸附量分別為192.64、49.90 mg·g-1與433.13、369.10 mg·g-1。吸附過程受物理化學(xué)因素影響,鉛和釩的吸附作用主要發(fā)生在納米材料的終端羥基上;吸附釩的過程中易于結(jié)合水分子形成水分子網(wǎng),而吸附鉛的過程中結(jié)合水分子的能力較弱。3.納米ZnO結(jié)合不同的材料可改變其表面性質(zhì),從而改變吸附性能。ZnO-GO與ZnO-CS復(fù)合材料對鉛和釩的飽和吸附量分別為917.83、96.50 mg·g-1與663.73、211.50 mg·g-1ZnO-GO以氫鍵形式連接,使材料表面存在Zn-OH和C-OH,吸附鉛后兩種羥基等量減小,吸附釩后吸附水含量增加;ZnO-CS同樣以氫鍵形式連接,XPS結(jié)果顯示,對鉛的吸附作用主要發(fā)生在Zn-OH和C-OH及C-O-C上,而對釩的吸附主要發(fā)生在Zn-OH上。4.利用戊二醛(連接羥基和氨基交聯(lián))CS與GO和ZnO,從而改變材料的吸附性能。CS-GO與CS-TiO_2對鉛和釩飽和吸附量分別為32.88、86.75 mg·g-1與18.52、56.73 mg·g-1;CS-GO對鉛和釩的吸附主要發(fā)生在CS-羥基上,GO-OH由于C-O-C被打開而含量增加;CS-TiO_2中TiO_2中的終端羥基被戊二醛交聯(lián),橋連羥基并不參與反應(yīng),CS-TiO_2吸附鉛作用在C-O-C和C-OH以及Ti-OH(終端)上,而吸附釩作用在-NH2上。5.在XPSO1s分峰中,結(jié)合水含量在吸附重金屬前后發(fā)生變化。以含氧負(fù)離子形式存在的重金屬釩,V作為路易斯酸性位點(diǎn),O作為路易斯堿性位點(diǎn),能夠吸附解離水中的OH-與H+,使得六種材料吸附釩后更容易結(jié)合水分子而使結(jié)合水含量增加;以陽離子為主要形式的重金屬鉛,不易結(jié)合水分子而使吸附鉛后材料表面結(jié)合水含量減少。
[Abstract]:Nanomaterials and their functionalized composites are widely used in adsorption research because their surfaces are rich in many functional groups. Adsorption of heavy metal contamination by different material structures and different surface groups, In this paper, engineering nanomaterials (zinc oxide, titanium dioxide, TIO _ 2, graphene oxide) and their composite materials (zinc oxide graphene oxide ZnO-GOO, zinc oxide / chitosan ZnO-CSO, ZnO-CSO) were prepared by means of the study of nano-materials (zinc oxide, TIO _ 2, Tio _ 2, graphene oxide) and their composites (zinc oxide, graphene oxide, ZnO-GOO, ZnO-CSO, ZnO-CSO). GO-CSN, TiO2-CSO _ 2) were characterized by SEM, FTIR (FTIR) and X-ray electron spectroscopy (XPS), and the kinetics of GO-CSO _ 2 and TiO2-CSO _ (2) were analyzed by SEM, FTIR (FTIR) and X-ray electron spectroscopy (XPS), respectively. The isothermal adsorption model was fitted to study the function of the functional groups on the surface of the materials in the process of adsorption of heavy metal lead and vanadium, and to discuss the difference between the adsorption of anion and anion. Based on the Lewis acid-base theory, a new type of high efficiency adsorption material was prepared. The main conclusions of this study are as follows: 1. The adsorption of lead and vanadium by ZnO-GOO-CSO-CSO-CSO-TiO2-CS and ZnO-GOO-TiO- TiO2-CS is in accordance with the second-order kinetic process R20.990.The isothermal fitting results accord with Langmuir and Freundlich models, and RL1 shows that the reaction is easy to proceed. The free energy of Gyibug is less than zero, and the adsorption reaction takes place spontaneously. 2. The metal oxide nanomaterials exhibit different adsorption properties because of their different structure. At pH 6.5, the surface of nanometer ZnO is positively charged, and the surface of nanometer TiO_2 is negative. The saturated adsorption amounts of lead and vanadium for nano-scale ZnO and TiO_2 were 192.64 ~ 49.90 mg 路g ~ (-1) and 433.13 ~ (13) ~ 369.10 mg 路g ~ (-1), respectively. The adsorption process of lead and vanadium was affected by physical and chemical factors, and the adsorption of lead and vanadium mainly occurred on the terminal hydroxyl group of nanomaterials. In the process of vanadium adsorption, it is easy to bind water molecules to form a water molecular network, while in the process of adsorption of lead, the ability to bind water molecules is relatively weak. 3. The surface properties of different materials can be changed by the binding of nano ZnO to different materials. As a result, the saturated adsorption capacity of lead and vanadium for the composite material. ZnO-go and ZnO-CS were 917.833396.50mg 路g-1 and 663.73n211.50mg 路g-1ZnO-GO respectively by hydrogen bonding, which resulted in the existence of Zn-OH and C-OH on the surface of the composite, and the decrease of the two hydroxyl groups after the adsorption of lead. The adsorbed water content of ZnO-CS increased after vanadium adsorption. The results of hydrogen bonding also showed that the adsorption of lead mainly occurred on Zn-OH, C-OH and C-O-C. However, the adsorption of vanadium mainly occurred on Zn-OH .4.Glutaraldehyde (linking hydroxyl and amino crosslinked CS with go and ZnO) was used to change the adsorbability of lead and vanadium. The saturated adsorption capacities of lead and vanadium for CS-TiO_2 and CS-GO were 32.88 ~ 86.75 mg 路g ~ (-1) and 18.52 ~ (2 +) ~ 56.73 mg 路g ~ (-1) for lead and vanadium, respectively. The adsorption of GO-OH on CS-hydroxyl group was mainly caused by the increase of the content of the terminal hydroxyl in TiO_2 in CS-TiO2 due to the opening of C-O-C, which was crosslinked with glutaraldehyde. Bridged hydroxyl groups do not participate in the adsorption of lead on C-O-C, C-OH and Ti-OH (terminal) by CS-TiO2, while vanadium adsorbs on -NH2. 5. in the XPSO1s peak, The binding water content changes before and after the adsorption of heavy metals. Vanadium V, a heavy metal in the form of anion containing oxygen, is used as Lewis acidic site O as Lewis basic site, and OH- and H in dissociated water can be adsorbed. It makes it easier for six materials to bind to water molecules and increase the content of bound water after adsorption of vanadium, while the heavy metal lead, which is mainly composed of cations, is not easy to bind to water molecules, thus reducing the content of bound water on the surface of the materials after adsorption of lead.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O647.3

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本文編號：1616692