有机-无机复合水凝胶对重金属离子吸附性能的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王晓焕 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2010-11-20 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 王爱勤 |
| 关键词 | 复合水凝胶 黏土 重金属 吸附 动力学 Composite hydrogel Clay Heavy metal Adsorption Kinetics |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 在化学沉淀、离子交换、膜分离、反渗透、溶剂萃取、蒸发、电化学和吸附等工业废水处理方法中，吸附处理技术得到了长足的发展。近年来，具有三维网络结构的凝胶吸附剂受到了广泛关注，该类吸附剂对水中的有机污染物、染料和重金属离子有较大的吸附容量和较快的吸附速率。本论文以凹凸棒黏土（APT）、蛭石（UVMT）和埃洛石（HST）为无机组分，制备了一系列具有三维网络结构的壳聚糖-g-聚丙烯酸/黏土（CTS-g-PAA/Clays）和瓜尔胶-g-聚丙烯酸钠-co-苯乙烯/凹凸棒黏土（GG-g-P(NaA-co-St)/APT）复合水凝胶，系统研究了复合水凝胶对Cu(II)、Cd(II)、Pb(II)和Hg(II)离子的吸附性能；考察了影响材料吸附性能的各种因素，在吸附热力学和动力学研究的基础上，借助FTIR和SEM等分析表征手段探讨了吸附机理；比较了Cd(II)和Pb(II)离子在CTS-g-PAA/UVMT复合水凝胶上的吸附异同；考察了黏土种类对CTS-g-PAA/Clays复合水凝胶吸附Cu(II)离子的影响。主要研究结果如下： 1. CTS-g-PAA/Clays复合水凝胶是一类性能优良的重金属离子吸附剂，对Cu(II)、Cd(II)、Pb(II)和Hg(II)离子具有较大的吸附量、较快的吸附速率。氨基、羟基和羧基是与重金属离子发生相互作用的重要基团。在吸附Cu(II)离子和Cd(II)离子的过程中，氨基、羟基和羧基都参与了吸附反应。在吸附Hg(II)离子的过程中，起主要作用的是氨基和羟基；在吸附Pb(II)离子的过程中，主要是复合水凝胶中的羧基与Pb(II)离子形成复合物。 2. 黏土的种类直接影响CTS-g-PAA/Clays复合水凝胶的微结构，从而影响复合水凝胶对Cu(II)离子的吸附量、吸附速率、脱附速率及脱附率。CTS-g-PAA/10%HST复合水凝胶对Cu(II)离子的吸附速率和脱附速率最快、脱附率最高，而CTS-g-PAA/10%APT和CTS-g-PAA/10%UVMT对Cu(II)离子的吸附速率和脱附率基本一致。 3. CTS-g-PAA/UVMT复合水凝胶对Pb(II)离子和Cd(II)离子的吸附存在一定的差别，对Pb(II)离子的吸附量略高于Cd(II)离子。 4. 重金属盐的种类强烈影响CTS-g-PAA/Clays复合水凝胶对重金属离子的吸附量。醋酸盐的吸附量比在盐酸盐、硫酸盐和硝酸盐大，可能是由于醋酸根离子的缓冲作用。 5. 用稀酸对负载有重金属离子的CTS-g-PAA/APT复合水凝胶进行脱附实验结果显示：Cu(II)离子和Cd(II)的脱附容易，脱附率可达75%以上；Pb(II)离子的脱附较困难，脱附率在60%左右；而Hg(II)的脱附率最低，APT含量为10%的复合水凝胶的脱附率不到10%。 6. 疏水单体苯乙烯的添加量对GG-g-P(NaA-co-St)/APT复合水凝胶吸附、脱附重金属离子的性能有一定程度的影响。随着苯乙烯添加量的增加，复合水凝胶对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)离子的吸附量、脱附率以及吸附速率均出现先增加后减小的趋势。 |
| 学科主题 | 功能高分子材料 |
| 公开日期 | 2012-11-08 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1807]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_环境材料与生态化学研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王晓焕. 有机-无机复合水凝胶对重金属离子吸附性能的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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