改性碳基纳米材料对磷酸盐的去除研究
随着工业化发展，磷污染日益严重。采用碳基材料吸附去除水体中的磷操作简单，成本低。但是直接制备出来的碳材料去除效果较差，需要进一步改性。本论文以废弃的糖浆废水作为碳源，分别采用官能团、单金属掺杂和多金属协同的方式，通过简单的一步法分别制备出多氨基碳纳米微球(CNS)、镧掺杂氨基化碳纳米微球(CN-L)和铁镧双金属改性碳纳米微球(CFL)。通过对材料进行SEM、TEM、FT-IR、XPS、XRD、Zeta等表征，探究材料在不同的合成条件、溶液不同pH值、初始磷浓度、反应时间、温度、干扰离子等因素对磷酸盐的吸附性能；通过动力学、颗粒内扩散模型、吸附等温线模型、热力学分析改性纳米碳球对磷酸盐的吸附机理。主要研究结论有： 以糖浆废水为碳源，氨水为氨化剂、三乙烯二胺为交联剂制备CNS材料。加入0.4g/L的CNS通过表面沉积、静电吸引等作用在pH=4.0，25℃时对50mg/L的KH2PO4溶液吸附40min，吸附量可达43.97mg/g，饱和吸附量可达71.07mg/g。 以糖浆废水为碳源，加入氨水改性的同时，加入不同质量的硝酸镧制备了CN-L材料。加入0.4g/L的CN-L5在pH=4.0，25℃下对100mg/L的KH2PO4溶液吸附60min吸附量可达78.47mg/g，饱和吸附量可达113.73mg/g。根据FT-IR、XRD表征分析和分子内扩散及动力学分析，CN-L吸附磷酸盐过程中存在表面沉积、静电作用和内球络合作用。 以糖浆废水为载体，加入硝酸铁和硝酸镧，制备出一系列不同铁镧比的双金属掺杂纳米碳材料。投入0.4g/L吸附剂在pH=4.0-10.0，25℃时，对800mg/L的KH2PO4溶液吸附60min，吸附量可达500.66mg/g，饱和吸附量可达693.03mg/g。CFL吸附磷酸盐存在表面沉积、静电作用和内球络合的共同吸附机理。溶液中存在氟离子对该材料吸附磷酸盐的影响最大，经过3次重复实验之后，吸附率保持在80%，具有较好的稳定性能。 氨基的功能化有利于碳纳米球通过离子交换、静电作用吸附磷酸盐；铁、镧掺杂进一步发挥镧和磷酸盐的表面沉积和内络合作用、羟基铁和氢氧化铁的协同絮凝作用，三者协同增强磷酸盐去除效果。
糖浆废水;纳米碳球;磷酸盐;吸附机理
闽南师范大学
硕士
环境化学
黄泱
2021
中文
X703.5
2021-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）