重金属离子吸附型复合材料的制备及性能研究.pdf

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:彦々砖影k签字日期:)砂;婷今月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼工业太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:籼名瓦久签字日期:抄J弓年≥月7日导师签名:溺彬签字日期:少/岁年;月7日学位论文的主要创新点(1)以聚丙烯酰胺(PAAm)高分子水凝胶为载体,凹凸棒土为吸附剂,通过对凹凸棒土改性处理,制备了对水中重金属离子具有良好吸附功能的PAAm/凹凸棒土复合水凝胶,并对其结构、性能以及重金属离子吸附机理进行了研究。(2)首次将凹凸棒土引入到聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜中,以分离膜为载体,以凹凸棒土为吸附剂,制备了对水中重金属离子具有良好吸附功能的PVDF/凹凸棒土共混膜,并对其结构、性能以及重金属离子吸附机理进行了研究。摘要水体中重金属离子污染受到愈来愈多关注,开发一种高效廉价的吸附材料成为研究热点。凹凸棒土(ATP)是一种纤维结构的含水富镁铝硅酸盐矿物,具有较好的吸附性能,在重金属离子吸附方面具有潜在价值。本研究以凹凸棒土为吸附剂,分别以聚丙烯酰胺(PAAm)高分子水凝胶和聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜为载体,开发对水中重金属离子具有良好吸附功能的聚合物/凹凸棒土复合材料,探索凹凸棒土在水体重金属离子污染防治方面的应用。首先对凹凸棒土进行酸处理,探索了不同浓度盐酸对凹凸棒土的处理情况,为了提高凹凸棒土与有机物的界面性能,使其均匀分散,进而对凹凸棒土进行了十六烷基三甲基溴化铵改性。研究结果表明,经酸处理后,凹凸棒土内伴生杂质减少,内部晶体结构没有发生变化,十六烷基三甲基溴化铵成功包裹在凹凸棒土周围。酸化后凹凸棒士的吸附性能增强,其中经1mol/L盐酸处理后凹土吸附性最好。在此基础上,与丙烯酰胺共混,制备了聚丙烯酰胺/凹凸棒土复合凝胶,研究了凹凸棒土与丙烯酰胺的配比以及添加不同种类的凹土对复合凝胶结构和性能的影响。研究结果表明,当凹凸棒土添加量较低时,凹凸棒土能在凝胶中均匀分散,复合凝胶的网络结构比较规整;当添加量太高时,凹凸棒土在凝胶中发生团聚现象,致使凝胶的结构不均匀。吸附实验表明,当纯化凹凸棒土添加量为30%时,复合凝胶的吸附性能最好,吸附过程符合伪二级动力学吸附模型。进而,本课题采用浸没沉淀相转化法制备了PVDF/凹凸棒土共混膜,并对其结构和性能进行了研究。研究结果表明,与PVDF膜相比,共混膜的膜孔大小增大,根据加入凹土种类及数量的不同,膜孔结构也发生了一定的变化。纯化凹凸棒土对膜的通量改变最大,酸处理凹土次之,有机改性凹土最小。加入三种凹土,都会使膜的通量增大。凹凸棒土的加入对膜的亲水性和吸附性能有一定提高,酸处理凹凸棒土的改性效果最好,对镍离子的吸附率最高。共混膜的吸附动力学研究表明,吸附机理符合伪二级动力学模型,即在吸附过程中化学吸附为控制步骤。关键词:凹凸棒土;聚丙烯酰胺;复合凝胶;聚偏氟乙烯;共混膜;重金属离子:吸附ABSTRACTltjSwellknownthatheavymetalionsinwaterhavebeenreceivingmoreandmoreatcention,(ATPorpalygorskite)isafibrousmineralcontaininghydratedmagnesiumaluminumsilicate,,.thefunctionalpolymer/,theattapulgitewasemployedasanadsorbentandpolyacrylamide(PAAm)hydrogelsorpolyvi