纳米吸附材料的制备及其在染料废水处理中的应用

论文摘要

(1)介绍了纳米材料的特性、制备方法、国内外研究趋势、吸附的含义、吸附及吸附等温线的类型,并简单地介绍了本研究的意义及目的。（2）在明胶存在的条件下,用盐酸羟胺还原氧化铜,成功地制备了自组装氧化亚铜;通过X射线衍射仪、透射电子显微镜对产物进行了表征。实验结果表明:自组装氧化亚铜是多孔的球状聚合体,其粒径大多为300-600nm,且分散比较均匀;其对甲基橙的吸附过程受甲基橙初始浓度、温度、吸附剂用量和吸附时间等因素的影响。当温度为25℃、吸附40分钟时,自组装多孔球状氧化亚铜对甲基橙的最高脱色率可达93.02%以上,红外谱图证实其表面吸附了甲基橙。且此吸附剂再生后重复使用2次,脱色率可达91.30%以上。（3）在一定条件下,以甲基纤维素作为分散剂,用H2O2氧化Mn（OH）2制备了纳米Mn3O4;并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其进行表征;研究了吸附时间、茜素红的初始浓度、温度、吸附剂的投加量和初始pH对吸附作用的影响;用Lagergren准二级动力学方程描述了吸附速率并计算了吸附常数;用Langmuir和Freudlich等温吸附模型对吸附等温线进行拟合。XRD结果显示,产物为Mn3O4;SEM结果表明,产物是粒径为50-200nm的球形小颗粒,且分散均匀;吸附实验结果表明:Mn3O4对茜素红吸附具有高效、迅速、简便的特点,吸附15min可以达到最大吸附量,其吸附行为遵循Lagergren准二级动力学规律;Mn3O4对茜素红吸附符合Langmuir等温吸附模型,并计算的单层最大吸附量q∞=29.16 mg·g-1;在较优条件下,Mn3O4吸附茜素红的脱色率可达94.18%以上;且此吸附剂再生后重复使用4次,其吸附脱色效果均可达到90%以上,适合染料废水的处理。（4）在一定条件下,以聚乙二醇（1000）作为分散剂,用HMnO4和MnSO4反应成功地制备了自组装MnO2。并通过X衍射仪和扫描电子显微镜对其进行表征;研究了吸附时间、茜素红的初始浓度、温度、吸附剂的投加量及pH对吸附作用的影响;用Lagergren准二级动力学方程描述了吸附速率并计算了吸附常数;用Freudlich等温吸附模型对吸附等温线进行拟合。XRD结果显示,产物为MnO2;SEM结果表明,产物是粒径为300-500nm的自组装多孔球状颗粒聚合体,且分散均匀;吸附实验结果表明:自组装多孔球状MnO2对茜素红吸附60min可达到最大吸附量,其吸附行为遵循Lagergren准二级动力学规律;Mn3O4对茜素红吸附符合Freudlich等温吸附模型,并计算了相关常数K=3.75 g-1·L1/n·mg（n+1）/n, 1/n =1.28;在较优条件下,MnO2吸附茜素红的脱色率可达86%以上;且此MnO2吸附剂再生后重复使用4次,且吸附脱色效果均可达80%以上,适合染料废水的处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 纳米材料的概况
• 1.3 纳米材料的特性
• 1.3.1 小尺寸效应
• 1.3.2 表面效应
• 1.3.3 量子尺寸效应
• 1.3.4 宏观量子隧道效应
• 1.3.5 介电限域效应
• 1.3.6 其他特性
• 1.4 国内外研究现状及趋势
• 1.4.1 国外研究现状及趋势
• 1.4.2 国内研究现状及趋势
• 1.5 纳米材料的制备方法
• 1.5.1 物理法
• 1.5.2 化学法
• 1.5.3 物理化学法
• 1.6 分子自组装
• 1.6.1 分子自组装的含义
• 1.6.2 分子自组装的基本原理
• 1.7 吸附
• 1.7.1 吸附的含义
• 1.7.2 吸附的类型
• 1.7.3 吸附等温线
• 1.8 纳米材料的用途
• 1.8.1 纳米化工催化材料
• 1.8.2 纳米陶瓷材料
• 1.8.3 纳米吸波材料
• 1.8.4 纳米软磁材料
• 1.8.5 纳米涂层
• 1.8.6 纳米吸附材料
• 1.8.7 多功能复合纳米材料
• 1.9 本课题的立题背景、研究意义、主要研究内容及展望
• 1.9.1 本课题的立题背景、研究意义、主要研究内容
• 1.9.2 展望
• 第2章 自组装多孔球状氧化亚铜的制备及其对甲基橙的吸附性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 氧化亚铜的制备
• 2.2.4 分析方法
• 2.2.5 吸附实验
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 样品的 XRD 表征
• 2.3.2 样品的 TEM 表征
• 2.3.3 对照实验
• 2.3.4 甲基橙溶液吸收曲线
• 2.3.5 甲基橙溶液初始浓度对吸附效果的影响
• 2.3.6 温度对吸附效果的影响
• 2.3.7 氧化亚铜的用量对吸附效果的影响
• 2.3.8 甲基橙溶液脱色对比实验
• 2.3.9 吸附产物的红外表征
• 2.3.10 氧化亚铜的重复性使用
• 2.4 结论
• 3O₄的制备及其对茜素红吸附性能的研究'>第3章 纳米Mn₃O₄的制备及其对茜素红吸附性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3O₄ 的制备'>3.2.3 纳米Mn₃O₄的制备
• 3.2.4 分析方法
• 3.2.5 吸附实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 样品的 XRD 表征
• 3.3.2 样品的 SEM 表征
• 3.3.3 茜素红溶液标准曲线
• 3.3.4 吸附动力学
• 3.3.5 吸附等温线
• 3.3.6 茜素红初始浓度对脱色率的影响
• 3.3.7 温度对脱色率的影响
• 3O₄ 投加量对平衡吸附量、脱色率的影响及脱色效果对比'>3.3.8 Mn₃O₄投加量对平衡吸附量、脱色率的影响及脱色效果对比
• 0对平衡pH（pH_e ）及脱色率的影响'>3.3.9 pH₀对平衡pH（pH_e）及脱色率的影响
• 3.3.10 不同浓度甲基纤维素对脱色效果的影响
• 3O₄的重复性使用'>3.3.11 Mn₃O₄的重复性使用
• 3.4 结论
• 2 的制备及其吸附性能的研究'>第4章 自组装多孔球状MnO₂的制备及其吸附性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 2 的制备'>4.2.3 纳米MnO₂的制备
• 4.2.4 分析方法
• 4.2.5 吸附实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 样品的 XRD 表征
• 4.3.2 样品的 TEM 表征
• 4.3.3 茜素红溶液的标准曲线
• 4.3.4 吸附动力学
• 4.3.5 吸附等温线
• 4.3.6 茜素红初始浓度对脱色率的影响
• 4.3.7 吸附温度对脱色效果的影响
• 2投加量对脱色效果的影响'>4.3.8 MnO₂投加量对脱色效果的影响
• 0 对脱色效果的影响'>4.3.9 pH₀对脱色效果的影响
• 2的重复性使用'>4.3.10 MnO₂的重复性使用
• 4.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文