過量磷的排入會引起水體的富營養(yǎng)化,除磷成為近年來國內(nèi)外研究的熱點課題之一。其中,氧化鋯化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,對磷酸根離子具有高選擇性吸附,已被證明具有良好的吸附除磷效果,同時炭基材料抗酸堿性能穩(wěn)定,表面經(jīng)化學(xué)修飾之后含有豐富的含氧官能基團,這些含氧官能基團可以作為氧化鋯前驅(qū)體作用的活性位點,從而使得氧化鋯在材料的表面實現(xiàn)高分散,進而有望提高磷的吸附除磷效果。本論文的研究主題是將氧化鋯分散在表面含氧官能團分布不同的三種炭基材料上,合成新型的復(fù)合材料吸附劑,并將其應(yīng)用于磷酸鹽的吸附去除中。本論文采用正丙醇鋯作為有機鋯源、氧氯化鋯作為無機鋯源,分別使用后嫁接法和水熱法合成了三種氧化鋯表面功能化的炭基材料,并對這些吸附劑進行了XRD、TEM、FT-IR、XPS、XRF、Zeta電位以及氮氣吸附脫附曲線等的表征,系統(tǒng)的研究了它們對磷酸鹽的靜態(tài)和動態(tài)吸附行為,并探討了環(huán)境因素對磷酸鹽吸附效果的影響(比如pH、離子強度、共存離子等),得到的主要結(jié)論如下：1.在有機相和惰性氣體氛圍中,成功采用后嫁接的方法合成了氧化鋯-氧化石墨復(fù)合材料。FT-IR和XPS表征結(jié)果表明,氧化鋯通過氧化石墨的表面的含氧官能團作用于材...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 水體富營養(yǎng)化及控磷的必要性
    1.2 水體中磷的來源及其存在形態(tài)
    1.3 除磷技術(shù)
        1.3.1 生物法
        1.3.2 物理化學(xué)法
            1.3.2.1 化學(xué)沉淀法
            1.3.2.2 結(jié)晶法
            1.3.2.3 離子交換法
            1.3.2.4 膜分離法
            1.3.2.5 吸附法
    1.4 吸附理論模型
        1.4.1 吸附動力學(xué)模型
            1.4.1.1 擬一級吸附動力學(xué)模型
            1.4.1.2 擬二級吸附動力學(xué)模型
        1.4.2 吸附等溫模型
            1.4.2.1 Langmuir吸附模型
            1.4.2.2 Freundlich吸附模型
        1.4.3 吸附動態(tài)模型
            1.4.3.1 Thomas模型
            1.4.3.2 Yoon-Nelson模型
            1.4.3.3 Clark模型
            1.4.3.4 Adam-Bohart模型
    1.5 吸附法常用吸附劑以及吸附去除機理
        1.5.1 常用吸附劑及研究進展
        1.5.2 吸附除磷機制
    1.6 炭基復(fù)合材料研究進展
        1.6.1 石墨及其復(fù)合材料
            1.6.1.1 石墨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
            1.6.1.2 氧化石墨復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用
        1.6.2 活性炭纖維
            1.6.2.1 活性炭纖維的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
            1.6.2.2 活性炭纖維復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用
        1.6.3 碳納米管
            1.6.3.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
            1.6.3.2 碳納米管復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用
    1.7 本論文選題意義及思路
        1.7.1 研究目的
        1.7.2 研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 氧化鋯-氧化石墨復(fù)合材料的合成及其對磷酸鹽的吸附研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料與試劑
        2.2.2 吸附劑的制備
        2.2.3 吸附劑的表征
        2.2.4 吸附實驗
            2.2.4.1 吸附等溫線
            2.2.4.2 吸附動力學(xué)
            2.2.4.3 離子強度和pH對吸附效果的影響
            2.2.4.4 動態(tài)吸附實驗
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 表征結(jié)果
        2.3.2 吸附實驗結(jié)果
            2.3.2.1 吸附等溫線
            2.3.2.2 吸附動力學(xué)
            2.3.2.3 pH和離子強度的影響
            2.3.2.4 柱吸附實驗
            2.3.2.5 柱吸附再生實驗
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 鋯化活性炭纖維的制備及其對磷酸鹽的吸附研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料與試劑
        3.2.2 吸附劑的制備
        3.2.3 吸附劑的表征
        3.2.4 吸附實驗
            3.2.4.1 吸附等溫線
            3.2.4.2 吸附動力學(xué)
            3.2.4.3 離子強度和pH對吸附效果的影響
            3.2.4.4 動態(tài)吸附實驗
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 表征結(jié)果
        3.3.2 吸附結(jié)果與討論
            3.3.2.1 吸附等溫線
            3.3.2.2 吸附動力學(xué)
            3.3.2.3 pH和離子強度的影響
            3.3.2.4 柱吸附實驗
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 鋯化碳納米管對磷的吸附研究
    4.1 前言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 實驗材料與試劑
        4.2.2 吸附劑的制備與表征
            4.2.2.1 吸附劑的制備
            4.2.2.2 吸附劑的表征
        4.2.3 吸附實驗
            4.2.3.1 吸附等溫線
            4.2.3.2 吸附動力學(xué)
            4.2.3.3 離子強度和pH對吸附效果的影響
            4.2.3.4 共存離子對吸附效果的影響
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料表征
        4.3.2 吸附等溫線分析
            4.3.2.1 氧化鋯負(fù)載量對磷吸附性能的影響
            4.3.2.2 吸附動力學(xué)分析
            4.3.2.3 離子強度和pH對吸附效果的影響
            4.3.2.4 共存離子對吸附性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 研究展望
攻讀博士學(xué)位期間的主要科研成果
致謝



本文編號：4047950