碳纳米管海藻酸钠复合材料对污水中重金属离子的吸附性能研究

论文摘要

本文主要研究了原始碳纳米管和硝酸氧化碳纳米管对污水中铅离子、铜离子的吸附性能,并重点讨论了溶液初始pH值等影响吸附实验的因素。研究了冷冻干燥海藻酸钙纤维状干凝胶、球状干凝胶和碳纳米管海藻酸钠复合材料的制备方法,并讨论了影响实验的各个因素。并且还观察和表征了吸附材料的宏观形态和微观结构。吸附实验结果表明,经过硝酸氧化处理后的碳纳米管,其铅离子、铜离子的吸附性能显著提高,比原始碳纳米管的铅离子、铜离子的吸附性能提高数倍。海藻酸钙干凝胶的形态结构和干燥方式对其铅离子、铜离子的吸附性能有重要影响,实验结果表明,冷冻干燥海藻酸钙纤维状干凝胶在相同铅离子浓度下的吸附性能要优于球状干凝胶,并且冷冻干燥海藻酸钙纤维状干凝胶吸附铅离子能更快地达到吸附平衡,冷冻干燥海藻酸钙纤维状干凝胶在60℃下和pH为5.0时的铅离子最大吸附量为417mg／g。冷冻干燥方式制备的海藻酸钙带状干凝胶的铜离子吸附性能要明显优于室温和50℃干燥方式下制备的干凝胶,其在60℃下和pH为5.0时的铜离子最大吸附量为98.04 mg／g。碳纳米管海藻酸钠复合材料可以较好地解决微小尺寸碳纳米管造成的水质二次微污染问题,在常温下碳纳米管海藻酸钠复合材料的单分子层铜离子最大吸附量为80.65 mg/g。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碳纳米管简介
• 1.2.1 碳纳米管的制备方法
• 1.2.2 碳纳米管的性能
• 1.2.3 碳纳米管的应用
• 1.3 海藻酸盐简介
• 1.3.1 海藻酸及盐的化学结构
• 1.3.2 海藻酸及盐的理化性质和结构表征
• 1.3.3 海藻酸及盐的来源与提取
• 1.3.4 海藻酸及盐的应用
• 1.4 本论文研究的目的与意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 碳纳米管的制备
• 2.1.1 卧式炉碳纳米管的制备
• 2.1.2 立式炉碳纳米管的制备
• 2.2 碳纳米管的纯化处理
• 2.3 碳纳米管的酸化改性
• 2.4 海藻酸钙干凝胶的制备
• 2.4.1 制备方法
• 2.4.2 形态学观察
• 2.5 碳纳米管海藻酸钠复合材料的制备
• 2.5.1 制备方法
• 2.6 重金属离子的检测
• 2.6.1 检测方法
• 2.6.2 仪器与试剂的配制
• 2.6.3 样品的测定
• 2.7 主要实验仪器和药品
• 第三章 碳纳米管吸附水中铅、铜离子的研究
• 2+的吸附'>3.1 碳纳米管对水中Pb²⁺的吸附
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 碳纳米管的分析表征
• 2+吸附的比较'>3.1.3 原始和氧化碳纳米管对水中Pb²⁺吸附的比较
• 2+的影响'>3.1.4 PH值对氧化碳纳米管吸附水中Pb²⁺的影响
• 2+的吸附'>3.2 碳纳米管对水中Cu²⁺的吸附
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 PH值对碳纳米管吸附铜离子的影响
• 2+吸附的影响'>3.2.3 碳纳米管的加入量对Cu²⁺吸附的影响
• 3.2.4 吸附等温线
• 3.3 本章小结
• 第四章 海藻酸钙吸附水中铅、铜离子的研究
• 4.1 海藻酸钙干凝胶吸附铅离子
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 海藻酸钙加入量的影响
• 4.1.3 溶液初始pH的影响
• 4.1.4 吸附时间的影响
• 4.1.5 吸附等温线
• 4.1.6 温度的影响
• 4.1.7 离子强度的影响
• 4.2 海藻酸钙干凝胶吸附铜离子
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 加入量的影响
• 4.2.3 吸附时间的影响
• 4.2.4 溶液初始pH的影响
• 4.2.5 温度的影响
• 4.2.6 干燥方式的影响
• 4.2.7 红外谱图分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 碳纳米管海藻酸钠复合材料吸附水中铅、铜离子的研究
• 5.1 碳纳米管海藻酸钠复合材料的表征
• 5.2 碳纳米管海藻酸钠复合材料吸附水中铅离子
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 吸附等温线
• 5.3 碳纳米管海藻酸钠复合材料吸附水中铜离子
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 PH的影响
• 5.3.3 吸附等温线
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢