论文部分内容阅读
水中有机污染物的污染对水生环境和人类健康的危害已经引起人们的高度重视,由于其高毒性、难降解以及含量较低,致使有机污染物的去除和检测成为一项艰巨的任务,也是一个重要的研究方向,其中关键的瓶颈问题是发展高效吸附剂。因此,本文将金属-有机骨架材料(MOFs)的优异吸附特性与磁性材料的简便快速分离优点相结合,发展高效吸附富集废水中有机污染物的磁性MOFs(MMOFs)及分离分析方法。本文设计了以Fe3O4为中心,分别制备了三种MMOFs:MZIF-67(Co)、MMOF-235(Fe)和MMOF-5。制备的MMOFs分别对环丙沙星、亚甲基蓝、酚类具有良好的吸附效果,并对其吸附机理和吸附特性进行研究。其中MMOF-5结合HPLC-UV建立了一种水中酚类污染物分离富集的检测方法。第一章:简要介绍了水中有机污染物的危害及其研究进展;概述了磁性金属-有机骨架复合材料的制备方法以及应用。第二章:基于聚多巴胺修饰磁性粒子和表面层层自组装的方法,发展了磁性金属-有机骨架复合材料(MZIF-67(Co))的制备新方法。将聚多巴胺包覆的Fe3O4与钴离子结合,再同2-甲基咪唑乙醇溶液混合,在室温下搅拌,得到Fe3O4@PDA@ZIF-67(Co)(缩写为M-ZIF-67(Co))。通过SEM,XRD,FT-IR,TG,VSM对材料进行表征。同时对MZIF-67(Co)对水溶液中的环丙沙星(CIP)抗生素的吸附性能进行了评价。Freundlich模型很好地拟合了平衡吸附数据。吸附动力学研究结果表明MZIF-67(Co)可快速吸附CIP,吸附动力学遵循伪二级动力学模型。CIP的吸附容量高达381.4 mg g-1。此外,MZIF-67(Co)在循环五次后没有表现出明显的CIP去除损失。第三章:如何有效、方便地从废水中去除有机染料污染物是公共卫生和生态系统保护的一项挑战。在这里,我们选择MOF-235(Fe)纳米晶体作为MOF材料,将Fe3O4@PDA分散于制备MOF-235(Fe)的试剂中,通过简单的溶剂热法合成磁性金属-有机骨架复合材料(MMOF-235(Fe))。该材料在亚甲基蓝(MB)吸附方面表现较好,结果表明,MB的平衡吸附容量为138.2 mg g-1(当pH=8.0时,吸附剂剂量为5 mg,吸附时间为6 h,初始MB浓度为100 mg L-1)。吸附动力学遵循伪二级动力学模型,吸附等温线更适用于Freundlich模型,表明MMOF-235(Fe)对MB的吸附适用于多层吸附,且在吸附剂表面的吸附结合位点是不均一的。第四章:选取MOF-5为MOF材料,将Fe3O4@PDA分散于合成MOF-5的试剂中,通过简单的搅拌法将Fe3O4@PDA嵌入MOF-5中,以合成MMOF-5复合材料。并将其作为磁性固相萃取(MSPE)吸附剂,富集来自环境废水中的三种酚类化合物,苯酚(Phenol)、β-萘酚(β-NP)、邻硝基酚(O-NP)。然后进行高效液相色谱(HPLC-UV)检测。优化了萃取的各种参数,包括样品基质的pH,MMOF-5吸附剂的量,吸附时间,盐浓度和洗脱溶剂。加标水样中这些酚的回收率为67.9-101.5%,相对标准偏差为2.1-5.6%,这表明采用高效液相色谱法的磁性固相萃取具有良好的可靠性。另外,全面阐明了MMOF-5的吸附机理。发现在水中酚与MMOF-5之间存在疏水作用,π-π堆积和氢键相互作用,其中疏水相互作用主导着磁性固相萃取性能。