功能化材料的制备及其在水体污染物去除中的应用

论文摘要

新材料的出现,为逐渐乏力的水处理领域注入了新活力。目前,致力于新材料的研究相当热门,科研工作者们通过对材料的微观结构、成分组成、形貌和表面功能化修饰等方面的控制,得到了性能优异的新材料,并广泛地应用于各个领域,但在水处理领域的研究报道则较少。鉴于此,本论文致力于新材料的合成、表征以及结构性能研究,并将其应用于水体环境中污染物的去除,主要内容如下:(1)简要概述了当今水体环境中污染物的种类及其危害性,以及新材料在水处理方面的发展现状,着重介绍了几种新材料在微观结构、成分组成、形貌和表面功能化修饰等方面的控制,使得其在水处理方面呈现出优越的应用性能。(2)采用一步合成法,制备出既具有磁性又具有特殊功能的磁性纳米杂化锆材料,并应用于对水环境中有机污染物磷酸根神经毒素类物质的去除。与普通的磁性材料相比,磁性纳米杂化锆材料的微观结构为纳米微球,具有比表面积大、机械强度高、吸附能力强等物理化学特性;此外,多元素的成分组成赋予了材料新的功能和良好的稳定性。并探究了该材料对水体环境中有机污染物磷酸根神经毒素类物质的去除能力。(3)提出一种新颖的材料表面功能化修饰的方法。尝试以非化学键方式将巯基基团固载在磁性纳米材料表面,利用巯基与重金属之间的螯合作用,实现功能化磁性纳米材料对环境水体中重金属离子的去除。并利用这种表面巯基化方法,有利地实现该磁性吸附材料的再生,以及在水体中重金属离子去除方面的多次利用。(4)采用一步合成法,制备出既具有由微米尺度的穿透孔和纳米尺度的中孔组成的多级孔结构又具有巯基功能基团的笼状杂化巯基硅微球材料,并研究该独特结构的材料对水体中重金属离子的去除能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 水体中的污染物及其危害性
• 1.2.1 有机污染物
• 1.2.2 无机污染物
• 1.2.3 其他污染物
• 1.3 新型材料在水处理方面的应用
• 1.3.1 磁性纳米氧化铁
• 1.3.2 多级孔材料
• 1.3.3 其他新型功能材料
• 1.4 论文选题依据、意义及研究内容
• 参考文献
• 第2章 纳米磁性杂化锆材料的制备及其对水体中含磷酸根类有机污染物的去除
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 纳米磁性杂化锆材料的制备
• 2.2.3 材料表征
• 2.2.3.1 形貌分析
• 2.2.3.2 X 射线光电子能谱分析
• 2.2.3.3 X-射线衍射分析
• 2.2.3.4 比表面分析
• 2.2.4 水体中神经毒素降解产物的吸附
• 2.2.4.1 静态吸附
• 2.2.4.2 对吸附残液进行质谱检测
• 2.2.5 结果与讨论
• 2.2.5.1 磁性表征
• 2.2.5.2 X 射线光电子能谱表征
• 2.2.5.3 扫描电镜表征
• 2.2.5.4 X-射线衍射表征
• 2.2.5.5 比表面积表征
• 2.2.5.6 纳米磁性杂化锆材料对水体中磷酸根类有机物的吸附
• 2.3 结论
• 参考文献
• 第3章 功能化磁性纳米材料的制备及其对水体中重金属离子吸附方面的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 磁性纳米材料的制备
• 3.2.2.1 磁性纳米微球的制备
• 3.2.2.2 表面键合十八烷烃改性磁性纳米微球
• 3.2.2.3 改性磁性纳米微球表面巯基化
• 3.2.3 材料表征
• 3.2.3.1 形貌分析
• 3.2.3.2 X-射线衍射分析
• 3.2.3.3 红外光谱分析
• 3.2.3.4 比表面分析
• 3.2.4 对水体中重金属离子的去除
• 3.2.5 结果与讨论
• 3.2.5.1 磁性纳米材料及其衍生物的结构表征
• 3.2.5.2 巯基化磁性纳米材料对水体中重金属离子的去除应用
• 3.2.6 结论
• 参考文献
• 第4章 笼状杂化巯基硅微球的制备及其对水体中重金属离子去除方面的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 笼状杂化巯基硅微球
• 4.2.3 材料表征
• 4.2.3.1 形貌分析
• 4.2.3.2 拉曼光谱分析
• 4.2.3.3 元素分析
• 4.2.3.4 比表面及孔径分析
• 4.2.4 对水体中重金属离子的去除
• 4.2.5 结果与讨论
• 4.2.5.1 笼状杂化巯基硅微球的结构特征
• 4.2.5.2 笼状杂化巯基硅微球对水体中重金属离子的去除应用
• 4.2.6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 致谢