一、碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子(论文文献综述)
杨帆[1](2021)在《改性活性炭电极连续进水模式下电容去离子技术除氟研究》文中进行了进一步梳理氟是人体所需的微量元素之一。我国许多地区地下水源均面临氟离子含量超标的问题。目前水中除氟方法主要包括吸附法、沉淀法、膜法和离子交换法等,均存在吸附容量低,投加药剂引起二次污染,费用高,难以再生等问题。电容去离子技术(CDI)是一种基于双电层理论的新型脱盐技术,操作简单、能耗低、无二次污染、效率高,可对水溶液中的氟离子进行吸附处理,为水中氟离子的去除提供一种可行的方法。本研究以模拟含氟溶液为对象,采用连续进水模式进行除氟实验。以出水氟离子浓度和电极比吸附量为主要指标,研究了电压、流速、原水浓度、pH、竞争离子和离子交换膜等因素对除氟效果的影响,根据除氟过程中的pH变化分析了可能的法拉第反应;利用HNO3对活性炭进行改性,研究了改性电极CDI除氟的操作条件影响和循环应用的稳定性,进行了动力学拟合分析;并结合除氟过程中电流效率变化规律,提出了一种运行方式的优化方案。研究结果表明:(1)采用N2吸附/脱附法得到活性炭的比表面积,计算得电极所选用的超级活性炭的比表面积为1509.73m2/g(高出普通活性炭近一倍),微孔孔容占75%左右,平均孔径为2.02nm,主要为无定型碳。通过SEM观察,活性炭和PVDF粘结剂均匀的涂覆在了集流体表面,表面粗糙,有多孔通道和网状结构。FTIR分析表明,采用1mol/L硝酸改性后的,活性炭表面羟基和羧基的含量均明显增加。(2)连续进水模式过程中,吸附开始后,出水氟浓度快速下降至最低点后,缓慢上升直到和原水浓度相同,达到吸附饱和。原水氟离子浓度越高,溶液的电导率越大,电极的吸附量越高;电压越大,离子受到的牵引力越大,电极的吸附量越高;过高的流速减少了溶液的水力停留时间,影响了离子向双电层的迁移;而过低流速下,电极会发生少量脱附,同时单位时间的产水率降低;中性条件是CDI除氟的最佳pH。在原水F-浓度为50mg/L、1.5V电压和7mL/min的流速下,CDI除氟的比吸附量可以达到3.17mg/g。(3)由于电阻和离子迁移阻力的原因,相同条件下,膜电容去离子(MCDI)技术除氟,电极的比吸附量仅有2.91mg/g,相对于CDI发生了下降。CDI除氟过程的pH随时间呈下降的趋势,主要归结于阳极的法拉第反应;MCDI除氟过程的pH波动较弱,得益于离子交换膜阻碍了溶液与电极发生法拉第反应。Cl-和SO42-均对F-的吸附有竞争作用,且吸附顺序更靠前。(4)用HNO3改性活性炭电极进行CDI除氟实验,最优运行条件下,电极的比吸附量可以达到3.58mg/g,相比于未改性活性炭提升了13%。操作条件对CDI除氟的影响与未改性活性炭相似,但高电压引起的法拉第反应更显着,2V电压下,电极的吸附量较1.7V发生了下降。经过5次吸附/脱附循环后,电极的脱附效果良好,活性炭电极的吸附量可以保持86%,HNO3改性活性炭电极可以保持83%,均有良好的循环稳定性。(5)动力学拟合分析结果表明,CDI除氟过程遵循准一级动力学方程,是一个物理吸附过程,吸附速率和双电层剩余电容成正比。HNO3改性活性炭电极的平均吸附速率常数总体低于未改性活性炭电极,且受操作条件影响较小。(6)CDI除氟过程中,开始阶段,电极的电流效率迅速上升,吸附后期,由于电极双电层孔道内的吸附位被大量占据,离子进入孔道的阻力变大,吸附效果明显下降,电流效率也下降,整个过程中电流效率存在一个明显峰值。HNO3改性可以提升电极的亲水性,提高电极的电流效率。离子交换膜的加入,可以消除“同离子效应”和“反离子吸引”的影响,使电流效率大幅提高。根据HNO3改性电极的电流效率变化曲线,充分利用电极效率曲线高效段对CDI的运行方式进行优化,在吸附25min、脱附15min的优化运行条件下循环5次,与吸附饱和后再完全脱附的运行方式相比,节省32%耗电量的前提下,吸附效果保持了80%;同时发现,电极的稳定性略有提升,吸附位的利用率更高。
廖敏和[2](2020)在《氧化镁基纳米材料的制备、负载及对水中氟和重金属吸附性质研究》文中指出在我国很多地区,特别是以地下水为水源的地区,饮用水中氟含量超标的现象十分普遍。与此同时,重金属废水的偷排乱排在一定程度上也造成许多内陆湖泊、水库以及地下水中的重金属含量严重超标。这些污染问题不仅破坏了自然的生态环境,更是对人民群众的身体健康构成巨大的威胁。吸附法作为一种绿色环保、操作简单、成本经济、效果稳定的处理方式,在水处理过程中被广泛的使用。但现有的大部分吸附剂普遍存在对氟离子和重金属离子吸附容量低、吸附时间长、易受pH及共存离子影响等问题,在实际应用过程中具有一定的局限性。氧化镁纳米材料由于具有较大的比表面积、较高的表面自由能等优势,在吸附中可以提供较传统吸附材料更多的活性位点,是一种较为理想的吸附材料,但较大的表面能也让纳米材料不可避免的出现容易团聚等问题,使得此类材料在实际应用过程中的吸附性能大打折扣。因此,研制一种分散性好、吸附性能优秀、具有广泛pH使用范围和受共存离子影响较小的吸附剂,对吸附剂在实际处理中的重要性不言而喻。基于以上问题,本研究从设计、制备氧化镁基纳米吸附材料,调控材料的形貌以及材料的负载为出发点,研究制备的氧化镁基纳米吸附材料对模拟污染物的吸附性质,并进一步探究了氧化镁基纳米吸附材料的吸附机理。本论文的主要研究内容如下:(1)使用水热法制备了五组不同镁铝比例下的Mg-Al复合氧化物,比较了材料的物相组成和形貌结构,并研究材料对氟离子和重金属离子的吸附性质。结果表明,当镁铝比为3:1时合成的Mg-Al复合氧化物拥有良好的分散性和大小均一的花状立体结构,其对水中的F-、Pb2+、Cd2+、Mn2+和Cr6+具有较好的吸附效果,最大吸附容量分别达到了125、934.58、1027、380.23和129.03 mg/g。吸附过程均符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。pH范围对氟离子吸附效果的影响较小,但水中CO32-、HCO3-和PO43-的存在会降低氟离子的吸附效率。此外还发现了羟基协同碳酸根离子交换的吸附机理。根据以上结论,所制备的Mg-Al复合氧化物作为去除水中氟离子和重金属的吸附材料具有一定的应用前景。(2)在高温高压和高溶液黏度的条件下,可控合成了分散性较好的氧化镁中空微球结构,通过表征对其物相组成和形貌结构进行研究,探讨了其对水中氟离子和重金属离子的吸附性能以及pH和共存离子的影响,并重点分析了吸附机理。结果表明,独特的中空微球结构赋予氧化镁对氟离子及重金属离子优异的吸附性能,其对水中F-、Pb2+和Cd2+的饱和吸附容量分别为198.02、1553.62和1562.47 mg/g。吸附过程均符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型,说明吸附过程为单分子层的化学吸附。在212的较宽pH范围内,氧化镁空心球都可以保持对F-的高效去除,也可在38的pH范围内保持对Pb2+和Cd2+较高的去除率。共存离子影响结果表明,溶液中CO32-和HCO3-的存在会一定程度上降低F-的吸附效率。通过机理分析,氧化镁空心球对氟离子的吸附主要基于羟基和碳酸根离子共同交换机制;对阳离子型重金属离子的吸附主要为重金属离子与羟基中的氢离子发生交换,通过羟基中的氧原子吸附在氧化镁空心球的表面。以上结论表明,氧化镁空心球材料作为一种经济环保且高效的吸附剂,在实际处理中具有很强的应用前景。(3)通过调控反应体系的黏度,使用水热法成功合成了四组不同形貌的氧化镁吸附材料,并探究了四组材料对氟离子及重金属离子的吸附性能。结果表明,随着黏度值的增加,氧化镁的形貌会从不规则的块状结构逐渐转变为分散性均匀的球状分级结构。通过比选发现在27.7 mPa·s黏度下制备的氧化镁材料具有最佳的吸附性能,其对水中F-、Pb2+、Cd2+和Mn2+的饱和吸附容量分别达到了209.64、1988.2、1579.04和649.35 mg/g。吸附过程均符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型,说明吸附过程为单分子层的化学吸附。以上结论表明,通过黏度调控可控合成的氧化镁纳米材料具有较好的吸附性能,并且在高溶液黏度值下制备的氧化镁分级微球能够高效的去除水中的氟离子和阳离子型重金属离子。(4)设计、制备了一种蜂巢石负载氧化镁微纳分级结构的复合吸附材料,并初步地研究了其对水中氟离子的吸附性能。研究表明,氧化镁的负载使得蜂巢石的吸附性能得到巨大提升,在相同条件下复合材料对F-的吸附性能相对于蜂巢石提升了2.3倍,且吸附过程能够使用Freundlich等温模型很好的描述。蜂巢石负载氧化镁复合吸附材料克服了纳米材料在水处理应用中不易分离的缺点,为氧化镁微纳分级结构的负载提供了一种解决方法和思路。图[46]表[27]参[153]
汪雪竹[3](2019)在《支化聚乙烯亚胺修饰水合氧化锆/聚丙烯腈静电纺丝膜的制备及其除氟性能研究》文中认为地下水除氟目前已成为世界范围内广受关注的一个热点问题。吸附法是地下水除氟的主要方法,开发高性能的吸附剂意义重大。纳米级水合氧化锆具有高的选择性除氟能力、在水中稳定性高且具有易制备、成本低等优势,是一种具有潜力的除氟吸附剂。但其在实际地下水除氟应用过程中面临p H适应性差、易团聚及难分离等技术挑战。基于此,本文提出采用纳米纤维固定改性水合氧化锆的技术路线制备静电纺丝膜并开展其对水中氟离子去除性能的研究设想。首先采用支化聚乙烯亚胺对水合氧化锆表面进行改性,制备了聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆吸附剂(b PEI-HZO);再选择聚丙烯腈作为有机物基底,利用静电纺丝的方法制备了一维的聚乙烯亚胺修饰水合氧化锆/聚丙烯腈纳米纤维(b PEI-HZO/PAN NFs)。采用扫描电镜、傅立叶红外光谱、表面电性分析、氮气吸附-脱附等方法对所制备的吸附剂的物理性质、化学组成及Zeta电位等进行表征,并考察了吸附剂的氟化物吸附能力、稳定性与回用能力,同时探究了吸附剂的氟吸附机理,主要研究结论如下:(1)利用正丁醇锆作为前驱体成功制备出直径为200 nm左右的均匀的多孔水合氧化锆球,并使用支化聚乙烯亚胺对其表面进行了修饰。支化聚乙烯亚胺的修饰对水合氧化锆球的外观未产生明显影响。修饰后的b PEI-HZO等电点为p H=10.8,远高于水合氧化锆球(p H=6.8)。得益于支化聚乙烯亚胺的修饰,b PEI-HZO的p H应用广,在p H=7,T=298K的条件下对氟的最大吸附量为69.24 mg/g,较同等条件下的水合氧化锆(51.71 mg/g)提高了34%。b PEI-HZO的吸附符合拟二级动力学方程,对氟有较强的选择性吸附能力,且回用性能良好,在水中稳定性高。(2)以聚丙烯腈为聚合物基底,采用静电纺丝技术制备出多孔一维b PEI-HZO/PAN NFs对b PEI-HZO进行固定。所制备的吸附剂可直接应用于固定床中,且易于从水中分离。b PEI-HZO/PAN NFs直径在900-1200 nm左右。研究了b PEI-HZO/PAN NFs对氟的吸附,其最大吸附量为67.51 mg/g,吸附过程符合拟二级吸附动力学方程。对采于江苏省南京市的实际地下水进行加标,使其氟化物浓度达到4 mg/L,以探究b PEI-HZO/PAN NFs的实际地下水除氟应用效果。吸附过程在小型固定床反应器中进行。在吸附穿透点为1.5mg/L的情况下,b PEI-HZO/PAN NFs的水处理能力可达4300 kg水/kg b PEI-HZO/PAN NFs,在四个吸附-脱附循环后仍可保持4100 kg水/kg b PEI-HZO/PAN NFs的水处理量,回用性能良好。(3)b PEI-HZO/PAN NFs对水中氟离子的吸附机理可归结为:1.氟与羟基自由基在锆原子上的配体交换或金属-配体相互作用;2.氟离子与氨基的静电相互作用;3.氟与氨基之间形成的氢键吸附。论文成功解决了水合氧化锆在实际地下水除氟应用中的两大难题,加强了锆基纳米材料在地下水除氟过程中的应用能力。
张静[4](2019)在《壳聚糖/氧化石墨烯氟吸附剂的组分调变与结构调控的研究》文中研究表明地下含氟矿物的溶解以及含氟工业废水的不当排放导致我国地下水氟污染日益严重,严重威胁了居民饮用水安全。吸附技术具有价格低廉、操作简便、除氟效率高等优点,因此得到广泛应用。但是,目前已开发出的氟吸附剂主要存在吸附容量有限、吸附平衡时间过长等问题,本研究采用壳聚糖(CTS)为骨架材料,通过改变活性物质的种类及其存在形态进行组分调变,并通过引入氧化石墨烯(GO)对材料内部进行结构调控,以提升吸附剂对氟离子的吸附容量以及实现氟离子的快速吸附,为吸附技术修复地下水氟污染提供理论基础与技术支持。首先制备铁负载壳聚糖颗粒(Fe-CTS),经过扩展边精细结构分析(EXAFS)等表征手段分析发现,铁离子通过2个氨基和2个羟基与壳聚糖分子螯合,同时螯合后的铁原子还连接1个水分子和1个氯离子,氟离子通过与氯离子交换被Fe-CTS吸附而生成Fe-F复合物。Fe-CTS对氟离子具有很好的选择性,通过Langmuir吸附等温线模型拟合得到的最大吸附容量为20.75 mg/g,而吸附过程需要6 h才可达到平衡。当使用150 mg/L Fe3+溶液作为再生剂时,再生后吸附剂(FeCl3-Fe-CTS)的氟吸附量为14.44 mg/g,略低于Fe-CTS的氟吸附量14.99 mg/g。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征发现,使用FeCl3溶液再生可拓宽吸附剂内部的孔隙、增强氟离子内扩散,且使吸附剂表面带有大量正电荷,从而增强了与氟离子之间的静电引力。经过7次吸附/再生循环,吸附剂吸附性能未表现出明显下降趋势。将锆负载在壳聚糖上,制备成锆负载壳聚糖/氧化石墨烯(Zr-CTS/GO)薄膜,CTS上的氨基与GO上的环氧基团和羧基发生反应,得到的Zr-CTS/GO薄膜不仅保持了内部的层状结构,且热稳定性和机械强度均有所提升。Zr-CTS/GO吸附氟离子主要是由于氟离子与吸附剂上的氯离子和羟基之间的离子交换作用。与颗粒状的Fe-CTS相比,薄膜状的Zr-CTS/GO为氟离子提供了更多可接触吸附位点,提升了吸附位点的有效利用率,使氟的最大吸附容量提升至29.06 mg/g,而氟吸附平衡时间却缩短至1 h。通过水热处理使ZrOCl2·8H2O发生半水解反应,在阳离子-p键的作用下将锆盐富集到还原氧化石墨烯表面,经过真空辅助自组装得到了ZrO(OH)1.33Cl0.66-rGO薄膜。该薄膜对氟离子表现出较高的吸附性能,其最大氟吸附容量为110.75 mg/g,氟离子与氯离子的离子交换作用使氟离子得以去除,在5 min内即达到吸附平衡。本研究揭示了除氟吸附剂的合成及氟去除机理,为开发吸附容量高、吸附速率快的吸附材料奠定了理论基础,并为地下水氟污染的吸附处理提供了技术支持。
黄波[5](2019)在《大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能的研究》文中进行了进一步梳理每年有超过70万吨的有机染料被广泛应用于各个领域,如皮革、印染和塑料工业等。大约有15%的染料在生产过程中,被直接排放进入水体中,这些染料通常具有较差的生物降解性和高毒性的特点,会使人致癌、产生过敏反应、基因变异和其他疾病。因此,有效处理水体中的染料污染是十分有必要的。活性炭具有比表面积大和价格低廉等优点,是最常用的吸附剂之一。但是,常规活性炭的主要依靠活性炭上的微孔进行吸附,所以对大分子的吸附性能欠佳。氧化铝作为吸附法处理水中污染物的一种常用吸附剂,不仅拥有大比表面积和较大孔径而且价格低廉,但其等电点接近9,在近中性的情况下表面带正电荷,因而对阳离子染料吸附性能较差,因此需要对氧化铝进行改性。碳/氧化铝纳米复合材料作为一种新型材料,同时具有大的比表面积和大的孔径,优良的分散性能等特点被广泛应用于催化和吸附领域等。但大孔活性碳/氧化铝复合材料现有合成工艺复杂,有些合成方法的条件十分苛刻、产物的形貌、尺寸难以控制,孔结构不理想。基于磷改性能够增大薄水铝石比表面积和孔体积的思想,采用水热法制备了磷改性薄水铝石,采用XRD、BET、HRTEM和IEP进行表征,结果表明:磷改性薄水铝石的比表面积能够达到652.6 m2·g-1,孔体积达到了 3.11 cm3·g-1,最可几孔径为16.3 nm,同时降低了薄水铝石的等电点。基于薄水铝石晶体生长受合成条件影响的思想,通过调节反应物浓度和晶化时间,制备了大比表面、大孔径和大孔体积的薄水铝石。通过XRD、BET和HRTEM进行表征,结果表明:其比表面积最高能够达到818.6 m2·g-1,孔体积能够达到4.12 cm·9-1,最可几孔径为21.2 nm。以该样品为基体制备得到大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料。将以上制备得到的材料应用于吸附亚甲基蓝。只进行磷改性的氧化铝其平衡吸附量为32.8 mg·g-1;其中大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料CAP-0.3对100 mg·g-1的亚甲基蓝溶液平衡吸附量为245.6 mg-g-1,当浓度提高到200 mg·L-1时,平衡吸附量能够达到351.9 mg·g-1。与文献中相比,吸附效果有较大的的提升。大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型。
何昱轩[6](2019)在《改性氧化铝对溶液中氟的吸附性能研究》文中提出氟化物是饮用水中由于自然和人为活动而产生的一种不可生物降解的污染物,其对水体的污染主要通过两种途径发生,这两种途径分别为自然活动和人类活动。目前氟污染已被公认为是世界范围内关注的主要问题之一。由于缺乏适当的水处理基础设施,水体中高浓度氟化物的去除研究在发展中国家显得尤为关键。氧化铝与氟化物有着很强的亲和力,在材料中添加铝或铝的氧化物可以提高其亲水性和除氟能力。另外,对铝基材料进行改性与优化,可以增强复合材料的稳定性与氟化物的吸附能力。因此,本课题采用碱金属/稀土金属的硝酸盐通过等体积浸渍法对氧化铝进行改性以提高对氟化物的吸附能力。同时,本课题对比了利用对氟离子具有较强亲和力的镧(La)和稳定性较强的铈(Ce)这两种金属改性的氧化铝的吸附特性。本课题利用改性氧化铝对溶液中的氟化物进行了静态吸附实验研究。结果表示,p H值为6.0时,吸附剂的吸附效果最佳,它们对氟的吸附能力顺序依次为La/MA>Zr/MA>Ca/MA>Mg/MA>Ce/MA,其中La/MA对氟离子的吸附容量最大为25.25 mg/g。未改性氧化铝(MA)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmiur等温线模型;而改性氧化铝的吸附过程符合Elovich动力学,吸附等温线符合Sips模型。通过热力学模型计算得出,?H0>0,说明各种氧化铝材料吸附氟的过程为吸热反应,反应过程中温度升高有利于反应的进行;?S0>0,说明表明氟离子与这些材料的相互作用在固/液界面变得更加随机;?G0值随温度的升高而逐渐减小,说明吸附过程更倾向于自发反应。另外,本课题对吸附剂的机理进行了初步探讨,通过XPS及FT-IR等表征对吸附前后的La/MA吸附剂进行分析发现,La/MA对氟离子的吸附主要以三种形式进行,分别为氟化物金属配合物MF(M=La或Al)、氢氟铝(Al-FOH)和氟化物金属覆盖物(MFN)。本课题采用了固定床吸附实验,通过改变不同的实验条件(进水浓度、水流速度和床层高度)探究了La/MA在固定床吸附中的最佳条件。实验得出,该三种因素对La/MA的吸附效果均有较大影响,随着进水浓度越高、流速越大、床层越高,吸附容量越大。通过拟合发现,Thomas模型是描述F-在La/MA上吸附的更合适的动力学模型。与此同时,为了增加氟化物吸附的实际应用性和经济可行性,本课题还对La/MA的重复利用性能进行了研究,研究发现La/MA是一种很好的可重复使用的吸附剂,可成功地用于水中氟离子的去除,并能提高经济效益。
吴承慧[7](2019)在《纳米级铁氧化物复合材料的制备及对高氟地下水的处理研究》文中指出氟元素对地下水的污染是受全世界广为关注的环境问题。在我国,广大地区的地下水深受氟污染的威胁,尤其以西北、东北和华北等广大北方地区人民为首,面临着由于长期饮用高氟水带来的地方性氟中毒的潜在威胁。因此,对于高氟地下水的有效防治变得尤为迫切。铁氧化物因其来源广泛、对氟离子亲和力强等,是地下水除氟重点研究的吸附材料。本课题选用铁氧化物中吸附性能优异的四氧化三铁,采用共沉淀法制备了纳米级四氧化三铁,并对纳米级四氧化三铁进行盐酸改性;用硫酸铝对四氧化三铁进行包覆改性,制备了复合铁氧化物。并将吸附材料用于模拟高氟地下水的处理,考察了各种环境因素对除氟效果的影响,研究了吸附过程的热力学和动力学,探讨了内在机理,形成如下研究结果:盐酸改性前后的纳米级四氧化三铁颗粒大致呈球形平均粒径在20nm左右;盐酸改性四氧化三铁较改性前颗粒间的分散性更好,盐酸改性前后的纳米级四氧化三铁结构性质无明显变化,改性后材料的主要成分仍是四氧化三铁,并且纯度高,杂质较少。氢氧化铝-纳米级四氧化三铁复合材料以球形颗粒为主,表面包覆胶状的物质,粒径大多介于10nm-30nm之间,复合后吸附材料比表面积减小,孔体积、孔径显着增大,表面结构与性质相对于纳米级四氧化三铁变化较大。而复合材料除Fe、O元素外,又出现了Al、S两种元素,推测为复合材料中存在的非晶形含铝物质附着在四氧化三铁晶体表面,同时有部分硫酸根离子掺杂其中。应用除氟研究结果表明,盐酸改性四氧化三铁和氢氧化铝-纳米级四氧化三铁复合材料均具有较宽的p H值适用范围。氟离子浓度5mg/L时,盐酸改性前后纳米级四氧化三铁的最佳用量均为10g/L,除氟率分别为71.2%和85%。复合吸附材料用量2g/L时,氟去除率超过96%;用量增至4g/L,可认为氟被完全去除。反应的初始阶段,氟去除率随反应时间延长而增加,30min以后除氟率缓慢增加,150-180min达到吸附平衡。吸附动力学研究结果显示,纳米级四氧化三铁和复合材料对氟的吸附均符合假二级动力学方程,表明与吸附材料表面特性吸附有关的化学反应步骤为速度控制步骤。热力学研究结果显示,改性纳米级四氧化三铁对氟离子的吸附既有单分子层吸附又有多分子层吸附;Freundlich吸附等温模型对复合材料吸附结果的拟合程度更高,吸附过程主要为多分子层吸附。改性纳米级铁氧化物和复合材料对F-的平衡吸附量分别为2.4624mg/g和44.8430mg/g。总体而言,地下水中共存无机阴离子和腐殖酸对除氟效果影响较小;共存阳离子对氟的去除基本无影响,高浓度条件下甚至有利于对氟离子的吸附。改性纳米级四氧化三铁的除氟机理:晶体表面结构发生变化,颗粒表面活性增强及Fe2+和Fe3+形成活性中心,增强了铁氧化物对氟的吸附能力。复合吸附材料除氟时,大部分氟离子与吸附剂表面的铝氧化物发生配合反应,形成以O-Al-F键形式存在的稳定配合物;部分氟离子通过静电引力吸附到吸附剂表面;吸附过程中存在特定的化学吸附。
周丰[8](2018)在《基于多种碳纳米材料复合膜的制备及其结构性能表征研究》文中提出作为新型碳纳米材料,多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)因具有表面活性高、基团易调控和可以联合使用等独特性能,正越来越多地被用于水污染控制领域的研究。尽管碳纳米材料能够有效吸附水中的低浓度有机污染物,但其空间尺寸微小,使用时回收利用难度较大、潜在生态风险较高。因此,该方法的推广在很大程度上需要依托高效分离技术的研发与使用。在常见的膜分离技术中,微滤具有操作压力低、水通量高、悬浮物去除高效的特点,但其对可溶性小分子物质的去除能力很弱。研究选取微滤膜(MF)作为碳纳米材料的分离载体,采用过滤涂敷法制备了一类新型复合膜,系统考察了碳材料投加量、外形尺寸和材料类型配比等因素对膜表面碳层结构的影响,初步建立了碳层结构与复合膜截留性能的响应关系,为碳纳米材料吸附功能与膜分离技术的结合提供了重要参考,具体包括:(1)确保MWCNTs在水中的充分分散,有利于负载过程中在膜表面形成均匀的碳层结构。因此,首先考察了碳管尺寸、表面基团、超声时间、超声功率密度以及高分子分散剂(BCPs)投加量对碳管分散效果的影响,发现当碳管悬浊液浓度为0.1 mg·mL-1,超声密度设定为5 W·mL-1,超声时长30 min,分散剂与碳管投加质量比m(BCPs)/m(CNTs)在0.20.6时,碳管分散液能够在2 h内保持匀质稳定。其中,BCPs投加量的大小与碳管尺寸与表面基团均有一定的相关性。(2)在MWCNTs复合膜的制备过程中,系统考察了碳管负载量、碳管尺寸、表面基团和基底膜类型等因素对负载碳层结构的影响。研究表明,提高碳管负载量,碳层厚度呈线性增长趋势,复合膜渗透率明显降低。同时,增大碳管外径和减小碳管长度都有利于形成孔隙结构均匀、致密平整的碳层结构。利用软件对扫描电镜(SEM)结果进行分析可知,碳层表面孔径服从Lognormal分布,且主要集中于2030 nm范围内。与碳管表面基团相比,基底膜类型对碳层结构的影响更为明显,使用无机氧化铝(AAO)膜更容易获得相对平整的负载碳层。(3)将小分子富里酸(FA,分子量约227.17 Da)作为目标物,系统考察了碳管负载量、碳管尺寸、表面基团和基底膜类型等因素对多壁碳纳米管复合膜截留性能的影响。研究表明,增加碳管的负荷,有利于增强复合膜对FA的去除能力。在相同负载量条件下,碳管外径越大,其比表面积越小,复合膜的渗透率和FA截留率均越小。长度较长的碳管容易在膜表面形成不均匀的团状结构,导致其对FA的截留能力较差。基于拟二级动力学模型拟合可知,碳层的吸附作用是复合膜截留FA的主导机理。与原始碳管相比,羟基和羧基化碳管对应的复合膜渗透率更高,单位碳管的平衡吸附量相对更低。从基底膜类型上看,无机氧化铝陶瓷膜(AAO)表面碳层孔隙分布更均匀,有利于提高碳层吸附点位的利用率。(4)为进一步提高复合膜对小分子FA的截留性能,在碳管中混入少量GO,构建MWCNTs/GO复合碳层。对比SEM的结果可知,GO的混入使得膜表面碳层由单纯MWCNTs的蜂窝状变为平滑的层状结构。采用多种表面元素分析方法发现,MWCNTs/GO复合碳层的元素组成与单纯GO非常接近。这意味碳层中,MWCNTs已被GO充分裹覆,并可能形成了复杂的多维纳米通道。虽然混入少量GO会导致复合膜渗透率的下降和碳层比阻的增大,进而使初始吸附速率明显减小,但其单位碳层的平衡吸附量qe明显高于单纯碳管的情形,这与液体在碳层中流态的改变密切相关。
赵迎新,宋倩,马同宇,田泽申,季民[9](2018)在《改性/新型氟吸附材料的研究进展》文中研究指明按照金属基吸附剂、炭基吸附剂、黏土矿物类吸附剂、高分子生物类吸附剂、工业副产物或废弃物、纳米材料、陶粒等吸附剂类型,全面综述了近些年来国内外在含氟水吸附处理中吸附材料的研究开发与应用现状。着重介绍了传统吸附材料的改性和一些新型吸附材料的合成、吸附性能和机理,并对今后氟吸附材料的发展方向进行了展望。
王舟[10](2018)在《绿色介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球形颗粒的构筑及其吸附水溶液中有害物质的研究》文中进行了进一步梳理饮用水安全问题是全世界关注的重点之一。过去几十年来,部分国家和地区发生了因饮用水污染而引发的地方病,尤其对于发展中国家的边远地区的饮用水安全问题更是引起了人们极大关注。经过多年的发展,先后开发了一些技术来脱除水中有害物质,其中吸附法被认为是目前最经济有效的技术,而吸附剂在吸附过程中起着关键性作用。因此,绿色、高效、低成本吸附剂的设计和制备是先进吸附法水处理技术发展的基础。本论文在结合活性氧化铝和纳米铁氧化物性能的基础上,设计和制备了一种绿色吸附剂-介孔氧化铝负载纳米FeOOH复合球来脱除水中的有害物质(氟离子,砷离子以及刚果红)。本文的主要研究内容包括:(1)以三镶段共聚物F127为模板剂及异丙醇铝为主要原料,通过溶胶凝胶-油滴法制备球形氧化铝凝胶,球形氧化铝干凝胶在600℃焙烧2 h获得球形介孔γ-氧化铝。(2)所制备的球形介孔γ氧化铝在硫酸亚铁溶液中浸渍,经硼氢化钠还原亚铁离子后,分离出氧化铝基颗粒沉淀物经洗涤、真空干燥后获得介孔FeOOH/γ-Al2O3球形复合颗粒材料。(3)这种二相复合介孔球应用于脱除水中有害物质(氟离子,砷离子以及刚果红)。(4)采用SEM、TEM、XRD、比表面分析仪和ICP等分别对产物的形貌与微观结构、晶体结构、孔结构及比表面积、化学成分进行分析与表征。基于以上主要研究工作,得到如下主要结论与创新点:(1)介孔球形γ-Al2O3的制备。通过对氧化铝溶胶在油层中的受力分析及pH值对氧化铝凝胶成形的影响研究,获得制备球形氧化铝凝胶优化条件。探索了不同焙烧温度对球形氧化铝的孔容孔径及比表面积的影响,发现了球形氧化铝孔结构与比表面积的变化规律,确定了球形介孔氧化铝的最佳制备条件(油层为煤油、pH 1.5-1.8、异丙醇铝浓度为1.37 mol/L,600℃焙烧2 h)。介孔球形γ-Al2O3平均直径、孔径、比表面积及压碎强度分别为1.5 mm、11.99 nm、192.6 m2/g,74.1 N,并合理解释了γ-Al2O3相变及其孔结构变化规律。(2)介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球形颗粒材料的构筑。采用所制备的γ-Al2O3为载体,浸渍在不断搅拌的饱和硫酸亚铁溶液中,通过硼氢化钠溶液还原亚铁离子,分离出负载了纳米铁的γ-Al2O3球形颗粒沉淀,经75℃真空干燥即可得到在γ-Al2O3上负载纳米FeOOH的复合球形材料。通过TEM、XRD、比表面分析及X射线光电子能谱(XPS)对所制备的材料的形貌、微观结构、晶相及孔结构、原子价态进行分析,确定纳米FeOOH均匀负载在γ-Al2O3上,负载量为2.0 wt%(以Fe2O3计算)。所制备的介孔FeOOH/γ-Al2O3球形颗粒材料的平均直径、孔径、比表面积分别是1.5 mm、10.32 nm、207.6 m2/g。(3)介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球能有效脱除水中的氟离子。在氟离子浓度为10.0 mg/L溶液中,介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球浓度为10 g/L,室温下脱氟率达到了92%,溶液中残留氟离子浓度为0.94 mg/L,达到世界卫生组织(World Health Organization,WHO)饮用水的标准。反复试验发现,溶液pH影响介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球对氟离子的吸附过程,最佳吸附pH为7.0,120 min后达到吸附平衡。基于实验数据模拟计算发现,准二级动力学模型可以很好的描述介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球室温下吸附氟离子的动力学过程,等温线符合Langmuir模型。研究表明了水溶液中的氟离子在介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球表面为单层吸附,最大吸附量达27.8 mg/g,吸附机理可以用质子转移机理来解释。吸附氟离子达到饱和后的介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球可作为氧化铝生产的添加剂进行回收,可实现氟的绿色利用。(4)在宽pH范围内,介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球能有效去除水中砷,溶液中残留砷可以接近0,达到世界卫生组织(WHO)饮用水的标准。10℃时,调节10.0 mg/L砷离子溶液pH到6.2时进行吸附研究发现,90 min后达到吸附平衡,介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球对砷的脱除率达到了99%。基于介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球吸附砷的动力学和吸附等温线,发现准二次动力学模型和Freundlich模型可以很好的描述介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球吸附砷的动力学和吸附平衡过程,且对砷的最大吸附量为4.264 mg/g。通过对其吸附热力学进行计算,发现吸附剂介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球对砷离子的吸附过程是自发进行的放热反应。(5)介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球能有效去除水中刚果红。35℃时,调节10.0 mg/L刚果红溶液pH到6.2时进行刚果红吸附研究发现,100 min后达到吸附平衡,脱除率达到了99%。基于介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球吸附刚果河的动力学和吸附等温线,发现颗粒扩散动力学模型和Freundlich模型可以很好地描述介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球吸附刚果红的动力学和吸附平衡过程,最大的吸附量是6.71 mg/g。研究表明介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球对刚果红的吸附过程是复杂的。通过对其吸附热力学进行分析,吸附剂介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球对刚果红的吸附过程是自发进行的放热反应。(6)介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球能有效吸附水中的有害物质。这种纳米复合结构球形颗粒吸附剂不仅能脱除水中的无机离子(氟离子和砷),也能吸附有机物(刚果红)。由于它颗粒大、易分离回收、无溶液残留,故无二次污染产生。
二、碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子(论文提纲范文)
(1)改性活性炭电极连续进水模式下电容去离子技术除氟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 氟污染现状及危害 |
1.2 除氟技术研究进展 |
1.2.1 吸附法 |
1.2.2 沉淀法 |
1.2.3 膜法 |
1.2.4 离子交换法 |
1.3 电容去离子技术概述 |
1.3.1 电容去离子技术原理 |
1.3.2 电容去离子技术理论基础 |
1.3.3 电容去离子技术发展历程 |
1.3.4 电容去离子除氟研究进展 |
1.4 电容去离子的电极材料 |
1.4.1 活性炭 |
1.4.2 碳气凝胶 |
1.4.3 碳纳米管 |
1.4.4 石墨烯 |
1.4.5 活性炭纤维 |
1.4.6 有序介孔碳 |
1.5 活性炭电极材料改性进展 |
1.5.1 氧化改性 |
1.5.2 还原改性 |
1.5.3 负载金属改性 |
1.6 电容去离子技术的装置类型及运行模式 |
1.6.1 装置类型 |
1.6.2 运行模式 |
1.7 电容去离子技术衍生技术 |
1.8 研究意义、内容及创新点 |
1.8.1 研究意义 |
1.8.2 研究内容 |
1.8.3 创新点 |
1.9 技术路线图 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验试剂及实验仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器和设备 |
2.1.3 阴阳离子交换膜性能指标 |
2.2 活性炭电极制备及改性方法 |
2.2.1 活性炭电极制备方法 |
2.2.2 HNO_3改性活性炭方法 |
2.3 实验装置及实验方法 |
2.3.1 实验装置 |
2.3.2 实验方法 |
2.4 测定与分析方法 |
2.4.1 氟离子浓度的测定 |
2.4.2 pH的测定 |
2.4.3 离子色谱测定其他离子浓度 |
2.4.4 比吸附量的计算 |
2.4.5 电流效率的计算 |
2.5 表征方法 |
第三章 连续进水模式电容去离子技术的除氟研究 |
3.1 活性炭的表征及活性炭电极的SEM分析 |
3.1.1 活性炭的表征 |
3.1.2 活性炭的X射线衍射分析 |
3.1.3 活性炭电极的SEM分析 |
3.2 电容去离子技术除氟的影响因素 |
3.2.1 原水浓度对CDI除氟效果的影响 |
3.2.2 电压对CDI除氟效果的影响 |
3.2.3 流速对CDI除氟效果的影响 |
3.2.4 pH对CDI除氟效果的影响 |
3.3 活性炭电极的循环稳定性研究 |
3.4 活性炭电极的除氟动力学研究 |
3.5 共存阴离子对CDI除氟的影响 |
3.5.1 Cl~-对F~-的竞争吸附影响 |
3.5.2 SO_4~(2-)对F~-的竞争吸附影响 |
3.6 膜电容去离子除氟效果研究 |
3.7 CDI及 MCDI除氟过程中的p H变化 |
3.8 序批式进水CDI除氟研究 |
3.9 本章小结 |
第四章 HNO_3改性活性炭电极的连续进水电容去离子除氟研究 |
4.1 改性前后活性炭的FTIR分析 |
4.2 操作条件对HNO_3改性活性炭电极的电容去离子除氟的影响 |
4.2.1 原水浓度对除氟效果的影响 |
4.2.2 电压对除氟效果的影响 |
4.2.3 流速对除氟效果的影响 |
4.2.4 原水pH对除氟效果的影响 |
4.2.5 离子交换膜对除氟效果的影响 |
4.3 HNO_3改性活性炭电极的循环稳定性研究 |
4.4 HNO_3改性活性炭电极与未改性活性炭电极的CDI除氟效果比较 |
4.5 HNO_3改性活性炭电极与未改性活性炭电极的除氟动力学比较 |
4.6 电流效率实验 |
4.7 运行方式的优化 |
4.8 本章小结 |
第五章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(2)氧化镁基纳米材料的制备、负载及对水中氟和重金属吸附性质研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 氟及水体氟污染概述 |
1.1.2 重金属及水体重金属污染概述 |
1.2 水体氟离子及重金属处理技术概述 |
1.2.1 水体氟离子处理技术概述 |
1.2.2 水体重金属处理技术概述 |
1.3 吸附材料的研究进展 |
1.3.1 传统吸附材料 |
1.3.2 纳米吸附材料 |
1.3.3 磁性纳米吸附材料 |
1.3.4 负载型纳米吸附材料 |
1.4 纳米氧化镁的性质及在环境领域的应用 |
1.4.1 纳米氧化镁的性质 |
1.4.2 纳米氧化镁在环境领域的应用 |
1.5 本论文研究意义、内容及创新点 |
1.5.1 研究意义及内容 |
1.5.2 本文创新点 |
第二章 不同比例镁铝复合氧化物对水中氟及重金属吸附性质研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 镁铝复合氧化物的制备 |
2.2.3 镁铝复合氧化物的表征 |
2.2.4 吸附性能测试及检测方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 镁铝复合氧化物的物相结构分析 |
2.3.2 镁铝复合氧化物的形貌分析 |
2.3.3 对氟离子的吸附性质研究 |
2.3.4 共存阴离子及初始pH对吸附的影响 |
2.3.5 吸附过程机理分析 |
2.3.6 对重金属的吸附性能研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 氧化镁空心球的制备及对水中氟和重金属吸附性质的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器 |
3.2.2 氧化镁空心球的制备 |
3.2.3 氧化镁空心球的表征 |
3.2.4 吸附性能测试及检测方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 氧化镁空心球的物相结构分析 |
3.3.2 氧化镁空心球的形貌分析 |
3.3.3 氧化镁空心球对水中氟离子吸附性质研究 |
3.3.4 氧化镁空心球对水中重金属吸附性质研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同形貌氧化镁对水中氟及重金属吸附性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂及仪器 |
4.2.2 不同形貌氧化镁的制备 |
4.2.3 不同形貌氧化镁的表征 |
4.2.4 吸附性能测试及检测方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 氧化镁的物相结构分析 |
4.3.2 氧化镁的形貌分析 |
4.3.3 不同形貌氧化镁对水中氟离子吸附性能研究 |
4.3.4 不同形貌氧化镁对水中重金属吸附性能研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 纳米氧化镁修饰蜂巢石的制备及除氟性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂及仪器 |
5.2.2 样品制备 |
5.2.3 样品表征与检测方法 |
5.2.4 吸附性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 形貌分析 |
5.3.2 蜂巢石粒径比选 |
5.3.3 对氟离子的吸附等温线研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)支化聚乙烯亚胺修饰水合氧化锆/聚丙烯腈静电纺丝膜的制备及其除氟性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 地下水中氟的来源及危害 |
1.2 常用除氟技术 |
1.2.1 沉淀法 |
1.2.2 膜分离法 |
1.2.3 离子交换法 |
1.2.4 吸附法 |
1.3 除氟吸附剂 |
1.3.1 铝基吸附剂 |
1.3.2 碳材料 |
1.3.3 天然吸附剂 |
1.3.4 生物质吸附剂 |
1.3.5 工业废物与农业废物吸附剂 |
1.3.6 金属氧化物吸附剂 |
1.3.7 复合吸附剂 |
1.4 氟化物的几种吸附机制 |
1.4.1 范德华力吸附 |
1.4.2 离子交换 |
1.4.3 氢键作用 |
1.4.4 配体交换 |
1.5 课题研究目的、研究思路及内容 |
2 聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆的制备、表征及除氟性能评价 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂与仪器 |
2.2.2 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球的制备 |
2.2.3 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球的结构表征 |
2.2.4 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆对氟吸附性能的评价 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆结构表征 |
2.3.2 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球的除氟性能评价 |
2.4 本章小结 |
3 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球/聚丙烯腈纳米纤维膜的表征及性能评价 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂与仪器 |
3.2.2 聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆/聚丙烯腈纳米纤维的制备 |
3.2.3 聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆/聚丙烯腈纳米纤维的表征 |
3.2.4 聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆/聚丙烯腈纳米纤维对氟吸附性能的评价 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球/聚丙烯腈纳米纤维膜的表征 |
3.3.2 支化聚乙烯亚胺修饰的水合氧化锆球/聚丙烯腈纳米纤维膜对氟化物的吸附 |
3.4 本章小结 |
4 结论与展望 |
4.1 研究结论 |
4.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(4)壳聚糖/氧化石墨烯氟吸附剂的组分调变与结构调控的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
本文使用的英文缩写词 |
第1章 绪论 |
1.1 地下水污染现状 |
1.2 饮用水安全的重要性 |
1.3 地下水氟污染 |
1.3.1 氟污染的来源 |
1.3.2 过量摄入氟的危害 |
1.4 高氟水处理技术 |
1.4.1 混凝沉淀 |
1.4.2 电凝聚法 |
1.4.3 膜技术 |
1.4.4 离子交换 |
1.4.5 吸附技术 |
1.5 吸附材料的组分与结构对吸附性能的影响 |
1.5.1 组分的影响 |
1.5.2 结构的影响 |
1.6 研究目的及意义 |
1.7 研究内容及技术路线 |
1.7.1 研究内容 |
1.7.2 技术路线 |
第2章 铁负载壳聚糖颗粒的除氟性能 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 仪器与试剂 |
2.2.2 Fe-CTS颗粒的制备 |
2.2.3 实验方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 Fe-CTS颗粒的表征 |
2.3.2 Fe-CTS颗粒的吸附除氟性能 |
2.3.3 吸附动力学 |
2.3.4 吸附等温线 |
2.3.5 除氟机理的研究 |
2.3.6 再生 |
2.3.7 FeCl_3-Fe-CTS的表征 |
2.3.8 吸附剂再生与氟再吸附机理 |
2.3.9 吸附/再生循环 |
2.4 本章小结 |
第3章 铁负载壳聚糖颗粒对氟离子的动态吸附研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 仪器与试剂 |
3.2.2 上流式反应装置 |
3.2.3 实验用水 |
3.2.4 Fe-CTS颗粒吸附剂 |
3.2.5 实验方法 |
3.2.6 离子浓度检测 |
3.2.7 误差分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 动态吸附过程中的影响因素 |
3.3.2 动态吸附动力学 |
3.4 本章小结 |
第4章 锆负载壳聚糖/氧化石墨烯薄膜的除氟性能 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 仪器与试剂 |
4.2.2 薄膜的制备 |
4.2.3 实验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Zr-CTS/GO薄膜的表征分析 |
4.3.2 Zr-CTS/GO薄膜的吸附除氟性能 |
4.3.3 吸附动力学 |
4.3.4 吸附等温线 |
4.3.5 Zr-CTS/GO薄膜除氟机理 |
4.3.6 再生性能研究 |
4.3.7 重复利用性 |
4.3.8 成本分析 |
4.3.9 实际地下水除氟应用 |
4.4 本章小结 |
第5章 锆负载壳聚糖/氧化石墨烯薄膜对氟离子的动态吸附研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 仪器与试剂 |
5.2.2 上流式反应装置 |
5.2.3 实验用水 |
5.2.4 Zr-CTS/GO薄膜吸附剂 |
5.2.5 实验方法 |
5.2.6 离子浓度检测 |
5.2.7 误差分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 动态吸附过程中的影响因素 |
5.3.2 动态吸附动力学 |
5.4 本章小结 |
第6章 ZrO(OH)_(1.33)Cl_(0.66) 插层还原氧化石墨烯薄膜的除氟性能 |
6.1 引言 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 仪器与试剂 |
6.2.2 氧化石墨烯的制备 |
6.2.3 ZrO(OH)_(1.33)Cl_(0.66)-rGO薄膜的制备 |
6.2.4 ZrO(OH)_2-rGO的制备 |
6.2.5 ZrO_2-rGO的制备 |
6.2.6 实验方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 ZrO(OH)_(1.33)Cl_(0.66)-rGO薄膜的表征 |
6.3.2 ZrO_2-r GO的表征 |
6.3.3 ZrO(OH)_2-r GO的表征 |
6.3.4 N_2 吸附-脱附等温线 |
6.3.5 不同组分对除氟性能的影响 |
6.3.6 吸附动力学 |
6.3.7 吸附等温线 |
6.3.8 pH的影响 |
6.3.9 共存离子的影响 |
6.3.10 吸附机理 |
6.3.11 再生性能 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与建议 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 水污染概述及处理方法简介 |
1.1.1 电化学法 |
1.1.2 生物降解法 |
1.1.3 吸附法 |
1.2 染料简介及应用 |
1.2.1 染料的分类 |
1.2.2 亚甲基蓝(MB) |
1.3 吸附材料的研究进展 |
1.3.1 碳材料 |
1.3.2 沸石分子筛 |
1.3.3 氧化铝及氧化铝复合材料 |
1.4 本课题的研究目的和意义 |
1.4.1 理论意义 |
1.4.2 应用价值 |
1.5 本课题的研究内容 |
第二章 磷改性薄水铝石以及碳/氧化铝纳米复合材料的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品和试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 物化表征 |
2.2.4 不同磷含量的薄水铝石制备 |
2.2.5 不同晶化时间的薄水铝石制备 |
2.2.6 不同浓度酸性铝源的薄水铝石制备 |
2.2.7 不同P/Al投料比的大孔活性碳氧化铝纳米复合材料制备 |
2.2.8 不同碳含量的大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料制备 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 不同P/Al投料比制备的薄水铝石 |
2.3.1.1 XRD表征 |
2.3.1.2 低温氨气吸附-脱附 |
2.3.2 不同P/Al投料比制备的氧化铝 |
2.3.2.1 XRD表征 |
2.3.2.2 低温氮气吸附-脱附 |
2.3.2.3 SEM电镜 |
2.3.2.4 TEM电镜 |
2.3.3 不同晶化时间制备的薄水铝石 |
2.3.3.1 XRD表征 |
2.3.3.2 低温氮气吸附-脱附表征 |
2.3.3.3 高分辨透射电镜 |
2.3.4 不同浓度酸性铝源制备的薄水铝石 |
2.3.4.1 XRD表征 |
2.3.4.2 低温氮气吸附脱附 |
2.3.4.3 高分辨透射电镜 |
2.3.5 不同磷铝投料比的大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料 |
2.3.5.1 XRD表征 |
2.3.5.2 低温氮气吸附-脱附 |
2.3.5.3 SEM电镜 |
2.3.5.4 ICP-AES表征 |
2.3.5.5 高分辨透射电镜 |
2.3.5.6 Zeta电位 |
2.3.5.7 FT-IR表征 |
2.3.5.8 TG-DSC |
2.3.6 不同含碳量的大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料 |
2.3.6.1 XRD表征 |
2.3.6.2 低温氮气吸附脱附 |
2.3.6.3 SEM电镜图 |
2.3.6.4 TEM电镜 |
2.4 小结 |
第三章 大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料对亚甲基蓝(MB)的吸附性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品及试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 亚甲基蓝标准曲线绘制 |
3.2.4 大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料在不同pH下吸附性能的研究 |
3.2.5 亚甲基蓝吸附曲线及计算 |
3.2.6 不同样品对亚甲基蓝的平衡吸附性能 |
3.2.7 C/γ-Al_2O_3-10%和C/γ-Al_2O_3-30%对亚甲基蓝吸附动力学研究 |
3.2.7.1 不同时长条件下对亚甲基蓝的吸附性能研究 |
3.2.7.2 样品对不同浓度亚甲基蓝吸附性能的研究 |
3.2.7.3 大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料对亚甲基蓝吸附机理的探讨 |
3.3 结果讨论 |
3.3.1 pH值对大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料吸附性能的影响 |
3.3.2 不同样品平衡吸附量比较 |
3.3.3 亚甲基蓝浓度对吸附性能的影响 |
3.3.4 C/γ-Al_2O_3-0%和C/γ-Al_2O_3-30%吸附动力学研究 |
3.3.4.1 吸附等温线 |
3.3.4.2 吸附等温模型 |
3.3.4.3 大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附机理的探讨 |
3.4 小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
(6)改性氧化铝对溶液中氟的吸附性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 氟的污染 |
1.1.1 氟的危害及其来源 |
1.1.2 国内外形势 |
1.1.4 氟在环境中的迁移转化 |
1.2 除氟技术的发展概况 |
1.2.1 沉淀法 |
1.2.2 膜分离法 |
1.2.2.1 反渗透(RO) |
1.2.2.2 纳米滤膜(NF) |
1.2.2.3 透析和电渗析(ED) |
1.2.3 离子交换 |
1.2.4 吸附法 |
1.3 国内外除氟吸附剂的发展 |
1.3.1 纳米吸附剂 |
1.3.2 碳材料 |
1.3.3 生物吸附剂 |
1.3.4 金属氧化物、氢氧化物、浸渍氧化物 |
1.3.5 天然材料 |
1.3.6 铝基吸附剂 |
1.4 本论文的研究内容、研究意义及创新点 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究意义 |
1.4.3 创新点 |
第二章 实验条件及研究方案 |
2.1 实验设备和材料试剂 |
2.1.1 实验仪器 |
2.1.2 实验试剂 |
2.2 实验步骤与研究内容 |
2.2.1 氟离子的测定方法 |
2.2.1.1 试剂的配置 |
2.2.1.2 氟离子浓度梯度曲线 |
2.3 研究的方法 |
2.4 改性氧化铝吸附剂的制备 |
2.5 氟离子(F~-)的吸附 |
2.5.1 静态吸附研究 |
2.5.2 固定床吸附研究 |
2.6 改性氧化铝的表征 |
2.6.1 N_2吸脱附等温线 |
2.6.2 X射线衍射 |
2.6.3 SEM扫描电镜 |
2.6.4 TEM透射电镜 |
2.6.5 Zeta电位仪 |
2.6.6 X射线光电子能谱 |
第三章 改性氧化铝对氟的静态吸附研究 |
3.1 不同改性氧化铝的性能比较 |
3.2 不同元素负载量的影响 |
3.3 溶液p H值的影响 |
3.4 吸附动力学 |
3.5 吸附等温线 |
3.6 吸附热力学 |
3.7 材料的表征 |
3.7.1 BET |
3.7.2 XRD |
3.7.3 FT-IR |
3.8 本章小结 |
第四章 稀土改性氧化铝对氟吸附的对比和探究 |
4.1 不同浓度下的pH影响研究 |
4.2 不同浓度下的热力学研究 |
4.3 金属离子浸出研究 |
4.4 共存离子的影响 |
4.5 表征分析和机理探究 |
4.5.1 XRF分析 |
4.5.2 SEM分析 |
4.5.3 TEM分析 |
4.5.4 FT-IR分析 |
4.5.5 Zeta电位分析 |
4.5.6 XPS分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 固定床吸附实验和再生研究 |
5.1 镧改性氧化铝对氟离子的固定床吸附研究 |
5.1.1 进水浓度对穿透曲线的影响 |
5.1.2 流速对穿透曲线的影响 |
5.1.3 床层高度对穿透曲线的影响 |
5.2 Thomas和 Adams-Bohart模型的应用 |
5.2.1 Adams-Bohart模型 |
5.2.2 Thomas模型 |
5.2.3 Thomas和 Adams-Bohart模型的拟合 |
5.3 解吸和再生研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读学位期间发表论文目录 |
(7)纳米级铁氧化物复合材料的制备及对高氟地下水的处理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 文献综述 |
1.1 选题背景 |
1.1.1 氟的性质 |
1.1.2 氟的来源 |
1.1.3 氟的危害 |
1.1.4 氟化物的饮用水标准 |
1.1.5 高氟饮用水污染现 |
1.2 水体除氟技术 |
1.2.1 混凝沉淀法 |
1.2.2 离子交换法 |
1.2.3 膜分离技术 |
1.2.4 吸附法 |
1.3 新型纳米材料在含氟废水处理中的应用 |
1.4 科学问题的提出 |
1.5 研究内容 |
1.6 技术路线 |
1.7 创新点 |
第2章 纳米级四氧化三铁的制备、改性与表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 试剂和仪器 |
2.2.2 材料制备 |
2.2.3 氟吸附实验 |
2.2.4 取样及测定方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 改性前后纳米级四氧化三铁除氟效果对比 |
2.3.2 精密度实验 |
2.4 纳米级四氧化三铁的表征 |
2.4.1 分析仪器 |
2.4.2 表征结果与讨论 |
2.5 本章小结 |
第3章 复合纳米级铁氧化物的制备与表征 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 纳米铁氧化合物复合材料的制备依据 |
3.2.2 三种纳米铁氧化合物复合材料的制备方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 三种纳米级铁氧化合物复合材料除氟效果对比 |
3.3.2 纳米级铁氧化物复合材料优选 |
3.3.3 精密度实验 |
3.4 氢氧化铝-四氧化三铁的表征 |
3.4.1 形貌特征 |
3.4.2 比表面积及孔结构 |
3.4.3 成分分析 |
3.5 本章小节 |
第4章 纳米级铁氧化物去除地下水氟的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与分析 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 主要试剂的配制 |
4.2.3 实验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 溶液pH对吸附的影响 |
4.3.2 吸附剂用量对吸附的影响 |
4.3.3 吸附动力学结果 |
4.3.4 初始氟浓度对吸附的影响 |
4.3.5 共存离子对吸附的影响 |
4.3.6 腐殖质对吸附的影响 |
4.3.7 模拟高氟地下水的吸附实验 |
4.3.8 纳米级铁氧化物除氟机理 |
4.4 本章小节 |
第5章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
攻读硕士期间已发表的论文 |
致谢 |
(8)基于多种碳纳米材料复合膜的制备及其结构性能表征研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 碳纳米管的研究进展 |
1.1.1 碳纳米管结构性能概述 |
1.1.2 碳纳米管的功能化 |
1.1.3 碳纳米管吸附性能研究 |
1.2 碳纳米材料分离膜的研究进展 |
1.2.1 碳纳米管分离膜 |
1.2.2 氧化石墨烯分离膜 |
1.2.3 CNTs/GO混合改性分离膜 |
1.3 溶解性有机物特征及处理技术 |
1.4 课题研究目的与意义 |
1.5 课题研究内容、技术路线和创新点 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
1.5.3 课题创新点 |
第二章 碳纳米管复合膜的制备过程优化 |
2.1 前言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 试验材料与设备 |
2.2.2 试验方法 |
2.2.2.1 碳纳米管分散液的制备 |
2.2.2.2 碳纳米管复合膜的制备与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 碳纳米管分散条件的优化 |
2.3.2 碳管负载量及尺寸对复合膜结构性能的影响 |
2.3.3 碳管基团及基底膜类型对复合膜结构性能的影响 |
2.4 小结 |
第三章 碳纳米管复合膜的性能表征 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 试验材料与设备 |
3.2.2 试验方法 |
3.2.2.1 碳纳米管复合膜过水及FA去除效能表征 |
3.2.2.1 碳纳米管复合膜的清洗试验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 碳管负载量及尺寸对复合膜FA去除效能的影响 |
3.3.2 碳管基团及基底膜类型对复合膜FA去除效能的影响 |
3.3.3 碳管复合膜的清洗及效能恢复 |
3.4 小结 |
第四章 CNTs/GO复合膜的制备与性能表征 |
4.1 前言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 碳纳米材料 |
4.2.2 试验设备与仪器 |
4.2.3 复合膜的制备 |
4.2.4 过滤试验 |
4.2.5 分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 复合膜结构表征 |
4.3.1.1 复合膜形貌表征 |
4.3.1.2 表面化学成分 |
4.3.1.3 过水性能 |
4.3.2 复合膜过滤性能 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
图表目录 |
致谢 |
作者简历 |
(9)改性/新型氟吸附材料的研究进展(论文提纲范文)
1 除氟材料 |
1.1 金属基吸附剂 |
1.2 炭基吸附剂 |
1.3 黏土矿物类吸附剂 |
1.4 高分子生物类吸附剂 |
1.5 工业副产物或废弃物 |
1.6 纳米材料吸附剂 |
1.7 陶粒 |
2 除氟机理分析 |
3 结语 |
(10)绿色介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球形颗粒的构筑及其吸附水溶液中有害物质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 有害物质在饮用水中存在原因及现状 |
1.1.1 饮用水中氟离子存在原因及现状 |
1.1.2 饮用水中砷离子存在原因及现状 |
1.1.3 饮用水中染料存在原因及现状 |
1.2 氧化铝吸附剂 |
1.2.1 活性氧化铝的应用过程 |
1.2.2 强化活性氧化铝的吸附性能 |
1.2.3 吸附过程分析及其规律 |
1.3 课题的提出 |
1.3.1 课题研究的背景、目的和意义 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 课题研究的难点及工艺路线 |
1.3.4 课题的主要创新点 |
参考文献 |
第二章 介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球形颗粒材料的制备 |
2.1 实验过程 |
2.1.1 实验试剂与设备 |
2.1.2 材料制备过程 |
2.1.3 材料的表征 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 球形氧化铝凝胶的制备 |
2.2.2 介孔球形氧化铝的制备 |
2.2.3 纳米FeOOH及介孔FeOOH/γ-Al_2O_3球的制备与结构表征 |
2.3 结论 |
参考文献 |
第三章 介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球吸附水溶液中氟离子的性能研究 |
3.1 实验过程 |
3.1.1 实验试剂及设备 |
3.1.2 吸附实验 |
3.1.3 氟离子的分析方法 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 溶液pH对介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球吸附氟离子的影响 |
3.2.2 氟离子浓度的影响 |
3.2.3 温度的影响 |
3.2.4 干扰离子的影响 |
3.2.5 氟离子吸附动力学的研究 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球颗粒吸附剂吸附水溶液中砷离子的过程分析 |
4.1 实验过程 |
4.1.1 实验试剂及设备 |
4.1.2 吸附实验 |
4.1.3 砷离子的分析方法 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 溶液pH对介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球吸附砷离子的影响 |
4.2.2 砷离子浓度的影响 |
4.2.3 温度的影响 |
4.2.4 干扰离子的影响 |
4.2.5 砷离子吸附动力学的研究 |
4.3 本章小结 |
参考文献 |
第五章 介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球脱除水溶液中刚果红的研究 |
5.1 实验过程 |
5.1.1 实验试剂及设备 |
5.1.2 吸附实验 |
5.1.3 水溶液中刚果红的分析方法 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 溶液pH对介孔FeOOH/γ-Al_2O_3复合球吸附刚果红的影响 |
5.2.2 刚果红离子浓度的影响 |
5.2.3 吸附过程温度的影响 |
5.2.4 刚果红离子吸附动力学的研究 |
5.2.5 干扰离子的影响 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
攻读博士期间主要研究成果 |
研究论文 |
专利 |
主持与参加的课题 |
四、碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子(论文参考文献)
- [1]改性活性炭电极连续进水模式下电容去离子技术除氟研究[D]. 杨帆. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]氧化镁基纳米材料的制备、负载及对水中氟和重金属吸附性质研究[D]. 廖敏和. 安徽建筑大学, 2020(01)
- [3]支化聚乙烯亚胺修饰水合氧化锆/聚丙烯腈静电纺丝膜的制备及其除氟性能研究[D]. 汪雪竹. 南京理工大学, 2019(01)
- [4]壳聚糖/氧化石墨烯氟吸附剂的组分调变与结构调控的研究[D]. 张静. 中国地质大学(北京), 2019(02)
- [5]大孔活性碳/氧化铝纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能的研究[D]. 黄波. 北京化工大学, 2019(06)
- [6]改性氧化铝对溶液中氟的吸附性能研究[D]. 何昱轩. 昆明理工大学, 2019(08)
- [7]纳米级铁氧化物复合材料的制备及对高氟地下水的处理研究[D]. 吴承慧. 武汉工程大学, 2019(03)
- [8]基于多种碳纳米材料复合膜的制备及其结构性能表征研究[D]. 周丰. 苏州科技大学, 2018(01)
- [9]改性/新型氟吸附材料的研究进展[J]. 赵迎新,宋倩,马同宇,田泽申,季民. 工业水处理, 2018(05)
- [10]绿色介孔FeOOH/γ-Al2O3复合球形颗粒的构筑及其吸附水溶液中有害物质的研究[D]. 王舟. 江苏大学, 2018(02)