海洋生物材料和碳納米材料對(duì)水中有害離子的吸附性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的加速，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，大量污染物包括重金屬和氟離子污染物排入河流，使水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。由于重金屬一般具有較大的毒性、高的移動(dòng)性和低的中毒濃度，在水體中不能被生物降解，一些重金屬還可在微生物作用下轉(zhuǎn)化為具有更強(qiáng)毒性的重金屬化合物。人們可通過(guò)飲水及食物鏈的作用，在體內(nèi)富集越來(lái)越多的重金屬而中毒，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致死亡。國(guó)內(nèi)、外學(xué)者報(bào)道長(zhǎng)期過(guò)量攝入氟化物可引起氟中毒。長(zhǎng)期飲用高氟水會(huì)導(dǎo)致氟中毒，嚴(yán)重的氟中毒病人將

2、喪失勞動(dòng)能力。因此，水體中有害離子污染已經(jīng)成為當(dāng)今最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，廣大學(xué)者都在努力尋找科學(xué)有效的去除水中重金屬的方法。針對(duì)如此多的水體微污染物凈化處理方法，吸附法是一種簡(jiǎn)單的、有前景的而且是已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的方法。本文對(duì)各種海洋生物材料，及其復(fù)合材料的水體中有害離子的吸附性能及吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　 本研究采用溶膠-凝膠法制備了殼聚糖小球以及纖維，通過(guò)對(duì)比不同的干燥方法得到的小球及纖維對(duì)銅離子的吸附性能，得出冷凍干燥法干

3、燥的殼聚糖纖維(F-CSX)對(duì)水中銅離子的吸附效果最好，并且極好的符合Langmuir模型，最大吸附能力達(dá)到64.52mg/g。青島沿海收集到的滸苔(EP)，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行洗滌、烘烤干燥處理后采用高錳酸鉀進(jìn)行氧化，得到了一種新的零成本的環(huán)境友好型吸附材料。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明：與未經(jīng)氧化的滸苔相比，大大提高了對(duì)銅離子的吸附性能。利用Langmuir等溫吸附式計(jì)算出KMnO4-EP在60℃下和pH為5.5時(shí)對(duì)銅離子的最大吸附量qmax為108.7

4、0mg/g。對(duì)比研究了海藻酸鈣/多孔硅復(fù)合材料和純多孔硅對(duì)銅離子的吸附作用，結(jié)果表明：海藻酸鈣/多孔硅復(fù)合材料在相同銅離子濃度下的吸附性能優(yōu)于純多孔硅，其吸附速率也明顯大于純多孔硅。利用SEM、FTIR、BET等方法分別測(cè)定了改性前后多孔硅材料的形貌和物理化學(xué)性質(zhì)。利用Langmuir等溫吸附式計(jì)算出海藻酸鈣/多孔硅復(fù)合材料在60℃下和pH為5.0時(shí)的銅離子最大吸附量為49.02mg/g。石墨烯是碳材料家族中的新成員，用液相剝落石墨棒的

5、方法制備了石墨烯，并且通過(guò)SEM，TEM對(duì)石墨烯進(jìn)行了表征，以及zeta電位和FTIR圖譜分析。經(jīng)吸附實(shí)驗(yàn)得出石墨烯吸附氟離子很好的符合Langmuir和Freundlich等溫吸附模型。當(dāng)pH=7.0，溫度為25℃時(shí)，石墨烯對(duì)氟離子的的最大吸附量達(dá)到49.51mg/g。吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)很好的符合pseudo-second-order動(dòng)力學(xué)模型，吸附是一個(gè)化學(xué)控制的過(guò)程，并且經(jīng)熱力學(xué)研究表明，石墨烯吸附氟離子是一個(gè)自發(fā)的、吸熱的，不可逆的