离子液体负载型碳纳米管吸附材料制备及吸附除砷研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yc513485587
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
砷污染是亟待解决的环境问题,离子液体是当前研究的热点。本论文以碳纳米管为载体,以离子液体为负载试剂,通过浸渍法制备了离子液体负载型碳纳米管吸附材料,考察了吸附材料对砷的去除效率。具体的研究工作主要集中在以下三个方面。 1)离子液体的合成:以三甘醇、对甲苯磺酰氯和二乙醇胺为原料,制备了中间体单氮杂冠醚。通过单氮杂-15-冠-5与一些常用酸反应,氮甲基单氮杂-15-冠-5与溴代烷烃反应,制备了一类阳离子为冠醚结构的冠醚型离子液体。通过FT-IR、1H NMR、MS和元素分析等分析方法对中间体及离子液体的结构进行了表征;研究结果表明,中间体结构与文献报道结果一致;氮杂冠醚型离子液体结构与预期结构相符。研究了冠醚型离子液体在常规溶剂中的溶解性,结果表明冠醚型离子液体一般不溶于弱极性溶剂,易溶于极性较强的溶剂。通过热重分析方法分析了离子液体的热稳定性,结果表明所合成的六种离子液体都有较好的热稳定性(热分解温度均大于200℃)及比较宽的液态温度范围。 2)离子液体负载型碳纳米管吸附材料的制备:以N-甲基,乙基单氮杂-15-冠-5溴化季铵盐、N-甲基,丁基单氮杂-15-冠-5溴化季铵盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐及四丁基六氟磷酸铵四种离子液体为负载试剂,市售碳纳米管为载体,采用浸渍法技术制备了四种离子液体负载型碳纳米管吸附材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、元素能谱分析(EDX)、热重分析(TGA)和x射线衍射(XRD)等分析手段进行了表观特征和热性能的研究。结果表明通过浸渍法成功制备了离子液体负载型碳纳米管吸附材料,负载离子液体后碳纳米管的分散性变差,离子液体负载型碳纳米管与负载的离子液体的热分解温度一致。 3)离子液体负载型碳纳米管吸附材料对砷的吸附性能研究:分别采用静态法和动态法研究了离子液体负载型碳纳米管对As(Ⅲ)和As(V)的吸附性能。静态吸附实验结果表明,离子液体负载型碳纳米管对As(Ⅲ)和As(V)的吸附容量大小次序为Nmb-CNT>Nme-CNT>tBu-CNT>Im-CNT,对As(Ⅲ)的吸附能力强于对As(V)的吸附能力;离子液体负载型碳纳米管对砷的吸附行为属于单分子层的化学吸附,吸附行为符合Langmuir吸附。动态吸附实验结果表明,离子液体负载型碳纳米管对As(Ⅲ)和As(V)的吸附容量比静态吸附时有明显提高:Nmb-CNT、Nme-CNT、tBu-CNT和Im-CNT对As(Ⅲ)的静态吸附容量分别为10.04、9.901、8.734和8.576mg·g-1,动态吸附容量为14.271、13.328、9.874和8.773 mg·g-1;Nmb-CNT、Nme-CNT、tBu-CNT和Im-CNT对As(V)的静态吸附容量分别为9.269、9.158、6.707和4.654mg·g-1,动态吸附容量为12.175、11.823、9.184和6.145mg·g-1。动态吸附得到Nmb-CNT,Nme-CNT,tBu-CNT和Im-CNT对As As(Ⅲ)的贯穿吸附容量为7.061,6.587,5.06和4.06 mg·g-1,对As(V)的贯穿吸附容量为6.358,6.107,5.06,3.052 mg·g-1。静态脱附研究结果表明离子液体负载型碳纳米管具有良好的脱附性能,用0.1mol·L-1的盐酸溶液就可以实现砷的脱附,脱附效果良好。
其他文献
本文在深入了解国内外地板辐射采暖技术研究现状的基础上,针对目前市场中出现的利用耐腐蚀不锈钢波纹管作为加热管的湿式与干式地板辐射采暖,通过数值模拟和试验的方法,对其
近年来全球能源消耗速率飞快,发展可持续能源转换与储备技术成为科学进步的首要问题之一。超级电容器具有长循环寿命、快充放电速率、高功率密度等电化学优势,在能源储备领域显现出优异的应用前景。石墨烯基复合材料可以将双电层电容机理储能和法拉第赝电容相结合,在超级电容器电极材料的研究中表现出强大的应用潜能。本文以石墨烯基复合气凝胶材料——聚苯胺-石墨烯以及二硫化钼-聚苯胺-石墨烯为研究对象,在以下两个方面进行
近年来,我国环境污染事故接连不断发生,严重威胁生态安全和人民群众的健康,危害正常的社会生产、生活秩序,甚至造成较严重的国际影响。2005年11月吉林石化双苯塔爆炸重大污染事件
本论文研究了多孔SiC复相陶瓷材料的制备及环氧树脂浇注料的配制,并对它们复合材料的制备工艺和性能进行了探索性研究,制备了一种具有较低密度和高耐压强度的、可以用做固体
随着木塑复合材料在人们的生活中起到越来越重要的作用,对其化学物理及加工性能的研究正广泛的展开。同时图像处理和自化技术也不断的渗透到各个工业领域。本研究以柄铣刀楔
为了研究未来无人驾驶车辆对路网容量的影响,揭示无人驾驶车辆与普通车辆的相互影响特性,假设无人驾驶车辆遵循系统最优路径,普通车辆遵循用户最优路径,构建了无人驾驶环境下
为了探讨道路线形变化对侧碰、刮擦等侧向安全事故的影响,以三维空间线形的曲率和挠率作为公路线形几何特征描述参数,以车道偏移量作为侧向行车安全的表征指标,剖析了线形在
双目视觉技术能够实现目标的识别与距离计算,在自动驾驶领域有很大的应用空间。然而,现阶段双目视觉存在光照干扰、遮挡、弱纹理区域歧义匹配等问题,影响其测量的准确性和可靠性。提出基于双目视觉的跟驰状态实时感知系统,该系统采用基于车辆跟驰模型的扩展卡尔曼滤波方法对车辆跟驰状态进行实时估计,包括跟驰距离、前后车速度差等。通过实际道路试验,证明了该系统能够识别并修正测量数据中的异常值,解决弱纹理区域误匹配问题
本文在基于金兹堡—朗道—德文希尔唯象理论的相场法理论下,应用有限差分方法及四阶龙格—库塔法数值求解,研究不同电学边界条件对铁电纳米点畴结构演化和热电温度效应的影响。
本文采用二级轻气炮进行高速撞击,研究了不同撞击条件下M55J/AG-80复合材料的力学性能和撞击损伤区域的变化规律,及其损伤形式,初步讨论了高速撞击损伤机理,并利用有限元分析