介孔材料的制备及其在去除水中有毒污染物中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 李国良 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 江桂斌 ; 刘稷燕 |
| 关键词 | 介孔 磁性 去除 γ-三氧化二铁 二氧化钛 mesopore magnetism removal γ-Fe2O3 titania. |
| 其他题名 | Preparation of several mesoporous materials for removal of typical toxic pollutants from water |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本论文制备了几种介孔材料，并且系统的研究了它们在环境污染物的吸附和降解中的应用。在研究材料对污染物吸附行为的同时，还探究了影响其吸附行为的各种因素，并考察了它们的化学稳定性。 通过顺序湿式沉淀技术在介孔基质SBA15上先后负载上Al2O3和Fe2O3，并对产物进行了表征。结果表明修饰后的材料保持了母体的介孔结构，孔径在4nm左右。通过该方法负载的Fe2O3，避免了Fe2O3颗粒容易在介孔骨架表面团聚的现象。将修饰后的材料应用于对As(V)的吸附研究，结果表明该材料对As(V)有良好的吸附性能，最大吸附量达到63.5 mg/g。吸附行为符合Pseudo二级动力学模型。本文还研究了对材料吸附As(V)的环境影响参数，如磷酸盐、硫酸盐浓度、水溶液pH值和腐植酸浓度等。 以逐层包覆和模板结合的方法制备了具有超顺磁性的巯基修饰磁性介孔微球。表征结果表明所制备的材料颗粒粒径约为500 nm，比表面积高达320 m2/g，并具有较宽的孔径分布，平均孔径约2.3 nm。红外和X-射线光电子能谱测试证明SH-基团被成功的嫁接到了材料表面。此外，该材料具有较高的饱和磁化强度(~39 emu/g)，在外加磁场下能够简便快捷的从溶液中分离。对所研究的几种重金属离子的吸附，在3 h内即可达到吸附平衡，并且吸附过程符合单层吸附的Langmuir吸附等温线模型，对Hg2+和Pb2+的最大吸附量分别可达260和91 mg/g。吸附动力学过程符合Pseudo二级动力学模型，且重金属离子的扩散为三阶段扩散过程。这种材料在自来水、天然水体和高达1 M HCl、 NaOH范围内的酸、碱性溶液中都能够稳定存在。可以有效去除天然水体和自来水中90％以上的Hg(II) Pb(II)和Ag(Ⅰ)。吸附到材料上的重金属可以通过酸淋洗的方式得到释放，材料在再生后还可继续使用。实验结果表明这种材料可能会在环境修复领域发挥重要作用。 以一种简单的溶剂热法在较低的温度(140℃)下制备了中空和花状形貌的Fe2O3颗粒。实验结果表明不同反应时间生成不同结构的产物，在反应30 h时生成的是中空微球形貌产物，而反应时间延长至46 h时，则生成多层花状形貌产物。花状和中空微球的比表面积分别为87和48 m2/g，孔径分布均匀，平均孔径分别为～3.78和～3.75nm。磁滞回线结果表明两种形貌的材料都具有磁性，饱和磁化强度分别为38.2和31.4 emu/g。应用试验结果表明所制材料对水中氯酚类有毒污染物质有较好的吸附去除作用。 本文还通过溶剂热法制备出了二氧化钛管。材料的表征结果表明，所制备的管状二氧化钛管壁由纳米二氧化钛薄片互相交联组成，外观呈多刺状。在500℃煅烧5 h后，管状结构保持稳定，且材料由非晶结构转变为金红石型二氧化钛。组成管壁的薄片由众多粒径为10 nm左右的纳米颗粒组成。实验还根据不同反应时间的产物形貌及形成的中间体的元素结构分析结果，推断该特殊形貌二氧化钛管的形成过程是一个“溶解-再生长”的反应历程。在反应过程中形成了有机钛中间体，然后经历水解最终形成由薄片交联组成管壁的二氧化钛管。测试结果表明该材料具备介孔结构，比表面积高达110 m2/g。在应用于对偶氮染料的光催化降解时，该材料显示出了比商品化二氧化钛更为优良的降解效果。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-26 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/700]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李国良. 介孔材料的制备及其在去除水中有毒污染物中的应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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