重金属离子螯合纳米纤维的制备及吸附性能研究

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随着工业的迅速发展，重金属污染问题日益严重，重金属是一种无法被微生物降解的有毒污染物，而且可以通过食物链进行富集，最终危害人类的健康与安全。故研究绿色、高效的重金属治理技术，制备高效、可循环利用的吸附材料，在重金属污染的治理以及重金属离子的回收利用方面具有重大意义。
　　本课题制备了铅离子印迹纳米纤维和氨基乙酸型纳米纤维，以人工模拟重金属离子为吸附对象，考察了纳米纤维膜对模拟废水中金属离子的热力学、动力学、选择性、再生等吸附性能，其主要结果如下：
　　（1）在PAN（聚丙烯腈）浓度为9~10％，电压为23 kV，接收距离为10 cm，流速为0.3mL/h的实验条件下，采用高压静电纺丝技术，可制备出直径为250±30nm的PAN纳米纤维。
　　（2）PAN纳米纤维经二乙烯三胺交联，用盐酸羟胺功能化后，可以制备出含偕胺肟基的功能化纳米纤维。在盐酸羟胺浓度为3g/L、溶液pH值为6.8、功能化温度为80℃、反应时间3 h的条件下，获得腈基转化率为60%的功能化纳米纤维。
　　（3）含偕胺肟基的功能化纳米纤维与Pb2+络合、戊二醛交联、盐酸溶液洗脱等步骤，成功制备出相貌良好的表面铅离子印迹纳米螯合纤维。
　　（4）铅离子印迹纳米纤维吸附容量高（铅离子最大吸附容量达到580 mg/g）、吸附速率快（约15min达到吸附平衡）；在竞争离子存在的混合溶液（Pb(II)/Cu(II), Pb(II)/Ni(II)和Pb(II)/Cd(II)）中，对铅吸附的选择性系数高（KPb(II)/Cu(II)、KPb(II)/Ni(II)、K Pb(II)/Cd(II)分别为47、101和162）；吸附过程符合准二级动力学模型和Langmiur模型；吸附属于吸热反应，即吸附量随温度升高而增大；经40次吸附/解析循环后，铅离子印迹纳米纤维吸附容量没有显著降低，表明该纤维膜有很好的重复利用性能。
　　(5)以氯乙酸钠功能化 PAN纳米纤维，制备出了氨基乙酸型纳米纤维。在相同的吸附实验条件下，该纤维饱和吸附量显著高于现有其他纳米螯合纤维，是一种潜在应用广泛的高吸附容量吸附剂。

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作者
童兰艳;
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作者单位

重庆大学;

展开▼
授予单位重庆大学;
学科化学工程
授予学位硕士
导师姓名陈际达;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类特种结构材料;废水的处理与利用;
关键词
表面离子印迹; 纳米螯合纤维; 选择吸附; 重金属离子; 废水处理;

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