全氟化合物在碳纳米管上的吸附机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周艳萍 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 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 | 温蓓 |
| 关键词 | 全氟化合物 碳纳米管 吸附解吸 阳离子表面活性剂 重金属 Perfluorinated compounds Carbon nanotubes adsorption-desorption Cationic surfactants Heavy metals |
| 其他题名 | Adsorption of Perfluorinated Compounds on Carbon Nanotubes |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 全氟化合物(perfluorinated compounds，PFCs)是一类新型有机污染物，有关全氟化合物环境行为方面的研究已成为环境化学的热点。污水处理厂的传统去除工艺无法有效地去除废水中的全氟化合物，因此发展经济而有效的去除方法至关重要。碳纳米管作为一种新型的吸附剂，对有机污染物和重金属离子均表现出较强的吸附能力。与活性碳等常规吸附材料相比，碳纳米管表面更易于修饰，可根据目标化合物的性质及吸附机理对碳纳米管进行功能化，以提高目标化合物的吸附效率。重金属元素与全氟化合物往往同时存在于废水中，以往的研究工作多针对单吸附质吸附研究，对多种全氟化合物、全氟化合物与重金属同时存在时的吸附行为的报道很少。 本研究采用批平衡吸附实验法，研究了原碳纳米管、氧化型碳纳米管、及两种阳离子表面活性剂：聚乙烯亚胺（PEI）及四丁基溴化铵（TBA）修饰的碳纳米管对三种环境中存在较为普遍的全氟化合物:全氟辛酸盐（PFOA）、全氟辛烷磺酸盐（PFOS）及全氟己烷磺酸盐（PFHxS）的吸附行为，探讨了碳纳米管的性质、全氟化合物的性质及pH对吸附的影响。研究发现，除TBA修饰的碳纳米管外（TBA-MWCNTs），碳纳米管对全氟化合物的吸附等温线为非线性，吸附量随碳纳米管的等电点pH值及全氟化合物分子中CF2个数的增加而增加，随溶液pH值的增加而降低，这说明静电作用及疏水作用是全氟化合物的主要吸附机制。全氟化合物在TBA-MWCNTs的吸附以疏水分配作用为主，基本不受pH值变化的影响。PFOS在TBA-MWCNTs上的吸附等温线呈线性。PFOA与PFOS的竞争吸附实验表明，二者在碳纳米上的吸附存在竞争，PFOS对PFOA的吸附竞争作用较为明显。 另外，本文研究了铜与PFOS在碳纳米管上吸附解吸的相互影响，利用离子选择性电极、X射线同步辐射、Zeta电位等技术探讨其机理。结果显示，铜与PFOS在水溶液中形成配合物的能力较弱。铜离子能够促进PFOS在碳纳米管上的吸附，且随着铜离子浓度的升高PFOS的吸附量增大。没有铜存在的体系中PFOS在碳纳米管上的解吸无滞后现象，而在铜与PFOS共存的体系中PFOS在碳纳米管上的解吸却表现出了明显的滞后。这可能是因为铜存在时，PFOS通过铜的盐桥作用吸附在碳纳米管上。铜离子促进PFOS吸附的同时，PFOS也促进了铜离子在碳纳米管上的吸附，铜离子可能通过PFOS的键桥作用吸附在碳纳米管上。铜的吸附随pH的增加而增加，PFOS的吸附随pH的增加而降低。二者同时存在时，吸附几乎不受pH值的影响。铜的吸附增加了碳纳米管的Zeta电位，从而有利于PFOS的吸附；而PFOS的吸附降低了碳纳米管的Zeta电位，从而有利于PFOS的吸附。铜离子的共吸附行为将大大提高废水中污染的去除效率。 |
| 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/311016/704]  |
| 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 | 周艳萍. 全氟化合物在碳纳米管上的吸附机理研究[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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