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氧化石墨烯/分子筛复合材料的制备及其吸附罗丹明B的性能研究

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目录

摘要

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 罗丹明B废水

1.3.1 化学混凝法

1.3.2 膜分离法

1.3.3 化学氧化法

1.3.4 光催化氧化法

1.3.5 电催化氧化法

1.3.6 萃取技术

1.3.7 吸附法

1.4 吸附材料的最新研究进展

1.4.1 活性炭纤维

1.4.2 碳纳米管

1.4.3 纳米纤维

1.4.4 吸附树脂

1.4.5 金属氧化物

1.4.6 氧化石墨烯

1.4.7 分子筛

1.5.1 分子筛复合材料

1.5.2 氧化石墨烯复合材料

1.5.3 氧化石墨烯/分子筛复合材料

1.6.1 本论文研究的意义

1.6.1 本论文研究的创新点

1.6.2 本论文的研究内容

参考文献

第二章 氧化石墨烯/Silicalite-1分子筛复合材料的制备及其吸附性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验步骤

2.2.4 测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.2 GO/Silicalite-1复合材料的FI-IR分析

2.3.4 GO/Silicalite-1复合材料的Raman分析

2.3.5 GO/Silicalite-1复合材料的紫外分析

2.3.7 GO/Silicalite-1复合材料的BET及孔径分析

2.3.8 时间对Silicalite-1及GS复合材料吸附的影响

2.3.9 温度对Silicalite-1及GS复合材料吸附的影响

2.3.11 RB初始浓度对Silicalite-1及GS复合材料吸附的影响

2.3.12 吸附等温线

2.3.13 吸附-脱附实验

2.4 本章小结

参考文献

第三章 氧化石墨烯/Beta分子筛复合材料的制备及吸附性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

3.2.3 实验步骤

3.2.4 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 不同浓度酸处理的Beta分子筛XRF结果

3.3.2 不同硅铝比Beta分子筛的XRD分析

3.3.3 不同硅铝比Beta分子筛的FI-IR分析

3.3.4 不同硅铝比Beta分子筛的SEM和TEM分析

3.3.5 不同硅铝比Beta分子筛的BET分析

3.3.6 不同硅铝比Beta分子筛的吸附性能

3.3.7 GO/Beta复合材料的XRD分析

3.3.8 GO/Beta复合材料的FI-IR分析

3.3.9 GO/Beta复合材料的SEM分析

3.3.10 GO/Beta复合材料的Raman分析

3.3.11 GO/Beta复合材料的紫外分析

3.3.12 GO/Beta复合材料的XPS分析

3.3.13 GO/Beta复合材料的BET分析

3.3.14 时间对Beta及GB复合材料吸附的影响

3.3.15 温度对Beta及GB复合材料吸附的影响

3.3.16 pH对Beta及GB复合材料吸附的影响

3.3.17 RB初始浓度对Beta及GB复合材料吸附的影响

3.3.18 吸附等温线

3.3.19 吸附-脱附实验

3.4 本章小结

参考文献

第四章 氧化石墨烯/Y分子筛复合材料的制备及其吸附性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂

4.2.2 实验仪器

4.2.3 实验步骤

4.2.4 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 GO/Y复合材料的XRD分析

4.3.2 GO/Y复合材料的FI-IR分析

4.3.3 GO/Y复合材料的SEM分析

4.3.4 GO/Y复合材料的Raman分析

4.3.5 GO/Y复合材料的紫外分析

4.3.6 GO/Y复合材料的XPS分析

4.3.7 GO/Y复合材料的BET及孔径分析

4.3.8 时间对Y及GY复合材料吸附的影响

4.3.9 温度对Y及GY复合材料吸附的影响

4.3.10 pH对Y及GY复合材料吸附的影响

4.3.11 RB初始浓度对Y及GY复合材料吸附的影响

4.3.12 吸附等温线

4.3.13 吸附-脱附实验

4.4 本章小结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间研究成果

声明

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摘要

染料废水是较难处理的工业废水之一。在去除染料废水的各种工艺中,吸附技术以其快速高效、低能耗等特点被认为是最具前途的净化水的方法。分子筛具有吸附选择性好、结构稳定、易再生且价格低廉、绿色环保等特点,被广泛作为吸刚剂使用。但单一分子筛对有机物的吸附效率也较低,近年来,分子筛复合吸附材料开始进入我们的视野。本文将制备新型复合材料用于吸附染料废水。
  通过石墨烯和分子筛对有机物吸附性能各自优点,利用氧化石墨烯和分子筛表面丰富的活性基团,采用水热处理技术通过化学作用简单快速制备出不同氧化石墨烯含量的复合材料,并研究了两者复合之间的协同作用对污染物的吸附性能。
  本文采用氧化石墨烯(GO)溶液来修饰Silicalite-1、Beta及Y分子筛的表面,制备出氧化石墨烯/分子筛复合材料。通过X射线衍射(XRD)、显微红外光谱仪(FI-IR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线光电子能谱仪(XPS)、比表面及孔径分析(BET)等表征分析复合材料的结构特征;以水溶液中的罗丹明B为吸附对象,研究了三种氧化石墨烯/分子筛复合材料的吸附性能。
  考察了(1)氧化石墨烯用量对复合材料形貌及结构的影响。(2)吸附过程中时间、pH、温度、罗丹明B初始浓度对吸附效果的影响。(3)复合材料重复使用对吸附性能的影响。
  实验证明:(1)成功制备出氧化石墨烯/分子筛复合材料,并且随着氧化石墨烯含量的增加,复合材料的比表面积逐渐减小。(2)三种分子筛及其复合材料对罗丹明B的吸附在60 min时均达到平衡状态;酸性条件下有利于吸附,在pH=3时吸附能力最强;与分子筛相比,氧化石墨烯/分子筛复合材料的吸附能力显著提高。(3)三种分子筛及其复合材料的吸附等温线均符合Langmuir吸附模型,通过模型计算出Silicalite-1、Beta及Y分子筛及其复合材料GS-3(GO含量为10 wt.%)、GB-3(GO含量为6 wt.%)及GY-3(GO含量为10 wt.%)的最大吸附量分别为12.8 mg/g、27.9 mg/g、9.5 mg/g及51.6 mg/g、64.5 mg/g、39.6 mg/g。(4)分子筛及其复合材料均可以重复使用,但随着吸附剂使用次数的增加,吸附效率逐渐下降。
  以氧化石墨烯/分子筛复合材料为吸附剂处理废水具有操作简单、成本低廉、吸附量大、污染物可以回收利用的优点。

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