氧化鋁-多壁碳納米管納米復(fù)合材料去除地下水中Cd(Ⅱ)離子和三氯乙烯的研究.pdf

1、地下水污染已成為世界范圍內(nèi)重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題之一。在金屬電鍍行業(yè)和固體廢物填埋場污染的土壤和地下水中，重金屬離子是主要的污染物，例如Cd(Ⅱ)離子，由于其難降解，可以在環(huán)境中積累并進(jìn)入食物鏈，對生態(tài)環(huán)境造成不良影響，導(dǎo)致人體患骨質(zhì)疏松、貧血和腎功能損害等疾病。有機(jī)物，例如氯化溶劑（主要是三氯乙烯），對其不適當(dāng)?shù)拇鎯吞幚恚瑫?dǎo)致其進(jìn)入地下水環(huán)境，污染地下水。人體攝入較多的三氯乙烯(TCE)可以影響人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起頭暈、頭痛、困

2、惑、興奮、面部麻木癥狀，乏力等癥狀。因此，美國環(huán)保署規(guī)定Cd(Ⅱ)離子和TCE在飲用水中允許的極限值為5μg/L。Cd(Ⅱ)離子和TCE可能同時(shí)在受垃圾滲濾液污染的地下水環(huán)境中共存，因此，本論文旨在尋找一種能夠有效去除地下水中Cd(Ⅱ)離子和TCE的方法。
　　碳納米管作為一種新型的納米材料，按管壁的層數(shù)劃分，可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。由于碳納米管具有獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)及熱學(xué)等特性，從而成為當(dāng)今納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)材料。與許

3、多其它吸附劑不同，碳納米管具有密度較小、表面容易修飾、孔徑結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等優(yōu)點(diǎn)，因此，用多種材料對碳納米管表面進(jìn)行修飾，獲得基于碳納米管的新型納米復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)碳納米管在諸如光電催化、環(huán)境保護(hù)及藥物負(fù)載等方面的應(yīng)用，成為碳納米管研究的一個(gè)非常重要的方向。
　　本論文以多壁碳納米管(MWCNTs)為主體，將多壁碳納米管分別用濃硝酸、氫氟酸和濃硫酸酸化處理后，用化學(xué)共沉淀的方法制備氧化鋁/多壁碳納米管納米復(fù)合材料(Al2O3/MWCNTs)

4、。利用掃描電子顯微鏡(FESEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，比表面積分析儀(BET)，X射線衍射分析儀(XRD)，傅氏葉紅外線光譜分析(FTIR)和電位測定儀分別對納米氧化鋁、MWCNTs、純化后MWCNTs和Al2O3/MWCNTs進(jìn)行了表征，以掌握各種吸附劑的物理化學(xué)特性。同時(shí)，本文還研究了Al2O3/MWCNTs在各種條件下對Cd(Ⅱ)離子和TCE污染物的吸附性能和潛在吸附機(jī)理，詳細(xì)考察了污染物的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線、吸附劑用

5、量、攪拌速度、溶液pH和其它地下水成分對Cd(Ⅱ)離子和TCE吸附的影響。
　　本論文結(jié)果表明，Al2O3/MWCNTs可以作為高效吸附劑同時(shí)去除水溶液中Cd(Ⅱ)離子和TCE污染物。納米氧化鋁能夠通過官能團(tuán)共價(jià)連接到多壁碳納米管上，使多壁碳納米管擁有更多的活性吸附位點(diǎn);Al2O3/MWCNTs的比表面積遠(yuǎn)大于MWCNTs;在中性條件下，Al2O3/MWCNTs對Cd(Ⅱ)離子和TCE污染物的吸附表現(xiàn)出良好的吸附性能;Al2O3/

6、MWCNTs對Cd(Ⅱ)離子和TCE的吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級動(dòng)力學(xué)模型和離子內(nèi)擴(kuò)散模型;TCE的吸附等溫線更符合Freundlich模型，但對Cd(Ⅱ)離子的吸附則更適合Langmuir模型。Al2O3/MWCNTs對TCE和Cd(Ⅱ)離子的吸附彼此無顯著影響;Ca(Ⅱ)離子的存在能夠顯著降低Cd(Ⅱ)離子的平衡吸附容量，而HA的存在卻降低了TCE的平衡吸附容量，但促進(jìn)Cd(Ⅱ)離子的吸附。Al2O3/MWCNTs能夠高效的同時(shí)去除地下水