磁性多孔碳材料的制备及对水体有机污染物的富集去除研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bueryuyu33
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随着社会工业化的加速发展,环境问题已成为人类生存的巨大挑战。大气、土壤、水资源、生态平衡和外层空间不断被破坏。其中水体的污染,造成大量动植物的死亡,严重危害人类健康。因此如何处理富集水体中的污染物,具有重大意义。因此发展新型绿色环境友好材料对处理环境问题至关重要。多孔碳材料自问世以来,由于其巨大的比表面积、高孔容、可调节的孔隙结构、良好的化学及热稳定性、成本低、无毒害等特点,引起了研究者们广泛的关注,被应用于各个领域。研究者们尝试对其进行化学物理上的改性研究,其中磁性多孔碳材料就是研究者们所关注的热点之一。将多孔碳材料进行磁性复合,合成的磁性多孔碳材料既保持了原本的优越性又弥补了单一相缺陷。由于其同时具备磁性与多孔的特点,使其在外磁场作用下,可以定向传输和快速分离。本论文使用一种简单的方法即直接碳化金属有机骨架来获得磁性多孔碳材料,同时探究材料作为吸附剂在吸附阴离子碱性染料品红和磺胺类抗生素的吸附行为。主要工作如下:1、采用直接碳化MOF法,将具有八面体立方结构的无毒铁基的金属有机骨架MIL-100(Fe),在700℃高温下碳化,从而获得磁性多孔碳材料(MPCs)。实验发现在高温下碳化生成的产物,其原有的八面体结构完全坍塌,表面变得褶皱且疏松,且出现很多孔径十几到八十几纳米不等的孔道,且均匀地附着大量的磁性纳米颗粒。2、制备的磁性多孔碳材料(MPCs),研究该材料的吸附及催化性能。选择了品红作为阴离子染料的代表,探究了其对品红的吸附行为和催化降解能力。MPCs对品红的吸附行为更符合准二级动力学方程。MPCs对品红的吸附量随着温度升高而升高,发现吸附过程更符合Freundlich等温方程。材料具有高的孔隙率和表面积,同时吸附剂表面的-OH基团和Fe簇通过氢键和配位作用牢固地固定染料分子。通过重复性实验可以看出,这是一种绿色的、可快速分离的、可重复使用的高效吸附剂。实验发现,MPCs对品红色染料也具有良好的降解能力。在36分钟内,品红被吸附并降解可达100%。因此,结合吸附和催化过程,我们可以开发出一个从水样中去除染料的有效策略。3、将磁性多孔碳材料MPCs作为磁固相萃取的吸附剂,并结合高效液相色谱,用来检测样品中的痕量的SAs。实验中我们探究了洗脱剂类型,洗脱剂体积,吸附剂质量,萃取时间,洗脱时间对吸附效率和洗脱效率的影响。
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