收藏本站
《东华大学》 2018年
收藏 | 手机打开

功能化介孔吸附材料的制备及其对重金属离子的吸附性能研究

李婷  
【摘要】:本文是基于重金属离子对环境造成的污染及其对人类产生的巨大危害为前提下进行的实验探究,以目前主要存在的大型分析仪器在对重金属离子分析检测中遇到的前处理问题和近年来研究学者将功能化的有序介孔材料作为新型吸附材料对重金属离子进行分离富集的研究讨论为切入点,通过在有序介孔材料MCM-41的基础上接入新的功能基团进行改性以获得具有特定吸附性能的功能化吸附材料,并结合大型分析仪器(电感耦合等离子体-原子发射光谱仪,ICP-AES)对吸附材料对于重金属离子的吸附性能进行考察,以建立新的功能化介孔吸附材料辅助ICP-AES用于重金属离子分离检测方法,对于环境中重金属离子的去除以及联合大型分析仪器建立快速准确的检测方法具有重要意义。本文的主要研究内容如下:(1)制备了三种新型的功能化介孔硅吸附材料并用于重金属离子(Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ))的吸附性能分析。通过参考相关文献,分析设计并合成了三种含氮基团的双齿功能配体(4-(二(1-氢吡唑))甲基苯酚(DPP)、4,7-二羟基-1,10菲啰啉(DHP)、2(2-吡啶)甲醇(DPM)),通过3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(TEPIC,硅烷偶联剂)的作用下接枝在有序介孔材料MCM-41表面得到三种功能化的介孔硅吸附材料(DPP@MCM-41、DHP@MCM-41、DPM@MCM-41),通过一系列的表征分析(FI-TR、SEM、TEM、XRD、EDS、BET)证明功能单体的成功负载并保持了原有介孔材料MCM-41的形貌特征,且对重金属离子(Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ))的吸附结果表明:合成的三种功能化介孔吸附材料DPP@MCM-41、DHP@MCM-41、DPM@MCM-41在pH=6的条件下,对Cu(Ⅱ)离子的最大吸附量分别为62.8 mg/g、72.5 mg/g、76.8 mg/g;在pH=6的条件下,对Pb(Ⅱ)离子的最大吸附量分别为153.3 mg/g、116.2 mg/g、190.9 mg/g;在pH=5的条件下,对Cr(Ⅲ)离子的最大吸附量分别为73.6mg/g、28.8mg/g、108.3 mg/g。改性后的介孔吸附材料相比原MCM-41介孔材料对重金属离子(Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ))的吸附容量均有所提升。(2)结合表面印迹技术以Cr(Ⅲ)离子作为模板离子,2(2-吡啶)甲醇(DPM)作为功能单体,3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(TEPIC)作为硅烷偶联剂,制备了铬(Ⅲ)印迹介孔吸附材料(Cr(Ⅲ)-ⅡPs)和非印迹介孔吸附材料NIP,并用于对Cr(Ⅲ)离子的选择性吸附实验探究。吸附实验结果表明:在25℃,pH=5的条件,铬(Ⅲ)印迹介孔吸附材料(Cr(Ⅲ)-ⅡPs)对Cr(Ⅲ)离子为151.2mg/g,约为非印迹介孔吸附材料(NIP)的1.4倍,且在此条件下制备的功能化吸附材料对溶液中的Cr(Ⅵ)离子吸附效果不明显,可用于对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)离子的选择性分离。(3)对实验制备的铬(Ⅲ)印迹介孔吸附材料(Cr(Ⅲ)-ⅡPs)对溶液中Cr(Ⅲ)离子的吸附动力学进行考察,发现印迹材料对Cr(Ⅲ)离子的吸附符合准二级动力学模型(R~2=0.9806),吸附过程主要为化学吸附;其等温吸附模型更符合Langmuir吸附等温模型(R~2=0.9929),说明合成的铬(Ⅲ)印迹介孔吸附材料(Cr(Ⅲ)-ⅡPs)对Cr(Ⅲ)离子的吸附以单分子层吸附为主,Langmuir方程计算得到其理论饱和吸附量Q_(max)值为163.9mg/g,与实际吸附量151.2mg/g相一致,表明合成的双吡啶功能化铬(Ⅲ)印迹介孔吸附材料与传统材料相比具有更快的吸附动力学性能与较高的吸附容量。(4)将本文所建立的方法应用于实际金属样品浸提液的检测中,结合方法验证程序,本文的方法检出限为0.0270ug/mL,定量限为0.0361ug/mL,实际金属样品浸提液的加标实验表明对Cr(Ⅲ)的回收率在96.8%~104.6%之间,相对标准偏差(RSD)在0.3%~1.1%之间;Cr(Ⅵ)回收率在99%~101%之间,相对标准偏差(RSD)在0.2%~1.1%之间。说明该方法的准确度良好,可用于对实际样品的分析。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X703;O647.33

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 李婧;周艳文;陈森;高小杰;;我国土壤镉污染现状、危害及其治理方法综述[J];安徽农学通报;2015年24期
2 朱彩艳;马慧敏;张强;张田林;;离子印迹聚合物功能单体的研究进展[J];化工进展;2014年11期
3 潘科;朱艾嘉;徐志斌;王文雄;;中国近海和河口环境铜污染的状况[J];生态毒理学报;2014年04期
4 张惠欣;窦倩;金秀红;高前;孙冬雪;;磁性铅(Ⅱ)离子表面印迹聚合物的合成及吸附性能[J];化学研究与应用;2014年02期
5 杨小刚;杜昕;姚亮;;ICP-AES技术应用的研究进展[J];现代科学仪器;2012年03期
6 李爱琴;唐宏建;王阳峰;;环境中铬污染的生态效应及其防治[J];中国环境管理干部学院学报;2006年01期
7 朱金华,沈伟,徐华龙,周亚明,余承忠,赵东元;水热一步法合成Ti-SBA-15分子筛及其催化性能研究[J];化学学报;2003年02期
8 袁兴东,沈健,李国辉,Ji-Man KIM,Sang-Eon PARK;SBA-15介孔分子筛表面的磺酸基改性及其催化性能[J];催化学报;2002年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈炯玉;黄裔腾;彭裕辉;吴库生;周莉;林雪琼;彭琳;;镉负荷与乳腺癌临床病理特征的关系[J];国际肿瘤学杂志;2017年02期
2 翁倩;李启权;代天飞;张少尧;袁大刚;陈冠桦;;崇州市典型农田土壤中铬的含量状况与空间分布[J];四川农业大学学报;2015年04期
3 高文华;高抒;王丹丹;赵秧秧;朱冬;许振;;废黄河沉积记录中来自不同河流物质的信息——基于重矿物与地球化学元素分析[J];地理科学;2015年12期
4 孙尧;沈健;;介孔分子筛水热稳定性研究进展[J];天然气化工(C1化学与化工);2015年06期
5 张子昊;;电感耦合等离子体技术应用综述[J];中山大学研究生学刊(自然科学.医学版);2015年04期
6 王洁;伊晓云;马立锋;景进;石元值;;ICP-MS和ICP-AES在茶叶矿质元素分析及产地溯源中的应用[J];茶叶学报;2015年03期
7 王伟;曲霞;王海涛;;水产品中总磷和多聚磷酸盐检测方法综述[J];检验检疫学刊;2015年05期
8 章强;辛琦;强丽媛;程金平;;铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应[J];生态毒理学报;2015年05期
9 杨俊;李伟恒;康丽榕;张贵伟;夏奇胜;刘芳芳;;微波消解-ICP-OES法测定水果罐头中的锡[J];食品工业;2015年09期
10 赵文霞;陈怀军;王增林;;聚碳酸酯表面无铬微蚀的研究进展[J];电镀与精饰;2015年09期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李薇;;农田镉污染的危害及其修复治理方法[J];粮油加工(电子版);2015年09期
2 卢红玲;肖光辉;刘青山;彭新德;;土壤镉污染现状及其治理措施研究进展[J];南方农业学报;2014年11期
3 彭少邦;蔡乐;李泗清;;土壤镉污染修复方法及生物修复研究进展[J];环境与发展;2014年03期
4 张田林;王佳佳;朱彩艳;马慧敏;;季铵盐型螯合树脂的合成及其对铅离子的吸附研究[J];高分子学报;2013年09期
5 马彩云;蔡定建;严宏;;土壤镉污染及其治理技术研究进展[J];河南化工;2013年16期
6 邵恬恬;渠美云;肖新峰;;铅离子印迹聚合物选择性吸附特性的研究与应用[J];化学研究与应用;2013年06期
7 姜元欣;王伟涛;陈德慰;刘小玲;;广西北部湾水域贝类重金属污染分析与南宁市民贝类食用风险分析[J];食品工业科技;2013年08期
8 黄嫣趣;;铅离子印迹固相萃取原子吸收光谱分析[J];分析试验室;2012年08期
9 庞艳华;隋凯;王秋艳;丁永生;朱明鹤;;大连近岸海域双壳贝类重金属污染调查与评价[J];海洋环境科学;2012年03期
10 李艳;康永锋;吴文惠;段吴平;康俊霞;谢晶;;硅胶表面铜离子印迹聚合物的制备和性能研究[J];化学研究与应用;2012年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王福春;雷浩;刘能生;赵君梅;刘会洲;王万坤;;生物质基金属吸附材料的研究进展[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2017年01期
2 方振华;;核桃壳基吸附材料的制备及性能测试[J];科技视界;2016年25期
3 ;可高效回收废水中金的吸附材料[J];金属功能材料;2013年01期
4 ;m88[J];世界科技研究与发展;2004年02期
5 王晓钧,徐玲玲,钟白茜,杨南如,郭瑛;粉煤灰基质多孔吸附材料的研制[J];粉煤灰综合利用;1994年04期
6 车荣睿 ,史作清;美国化学会离子交换与吸附学术讨论会论文摘要[J];离子交换与吸附;1988年02期
7 徐文旸;窦涛;董晋湘;;AlPO_4-5和 SAPO-5分子筛的合成与性能研究[J];石油化工;1988年10期
8 刘惠琴,胡济生;介绍一种理想的菌剂吸附材料——蛭石[J];土壤肥料;1989年05期
9 钱慧娟;;水处理用活性炭[J];林产化工通讯;1989年03期
10 赵光;;RH-1趔有毒溶剂回收装置的研制[J];工业安全与防尘;1989年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王玉莹;张凤娥;张毅敏;翁健兵;;不同吸附材料处理餐饮废水的比较研究[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷)[C];2013年
2 陈水挟;吴清华;林日嘉;王禹;;温室气体富集及其吸附材料的研究进展[A];热烈庆祝中国化学会成立80周年——中国化学会第16届反应性高分子学术研讨会论文集[C];2012年
3 董继锋;陶红;顾竹珺;闻海峰;;基于底泥多孔吸附材料去除磷的研究[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2015年
4 李玲;罗学刚;刘曌;李怡;;生物质吸附材料混凝法处理选矿废水研究[A];2009中国选矿技术高峰论坛暨设备展示会论文[C];2009年
5 陈冰冰;石川;;VOC吸附材料的微观结构对“存储-再生”方式的作用机制[A];第十一届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2018年
6 郑易安;王爱勤;;烯丙基硫脲的引入对水凝胶吸附材料性能的影响[A];热烈庆祝中国化学会成立80周年——中国化学会第16届反应性高分子学术研讨会论文集[C];2012年
7 廖学品;;基于皮胶原纤维的吸附材料及吸附特性研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会邀请报告[C];2006年
8 王倩;刘志勇;;pH和光双重响应的新型纤维素基泡沫吸附材料用于油类回收[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题A:高分子化学(2)[C];2017年
9 孙立涛;;石墨烯基宏观材料用于油水分离研究进展[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十九分会:纳米碳材料[C];2016年
10 马希璐;曲荣君;孙昌梅;纪春暖;殷平;陈厚;;含低交联PAMAM树形大分子硅胶基吸附材料的制备及吸附性能研究[A];热烈庆祝中国化学会成立80周年——中国化学会第16届反应性高分子学术研讨会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 玉山县三清活性炭有限公司 上海三山炭业科技有限公司总经理 郑迅荟;活性炭:把握机遇迎接挑战[N];中国化工报;2015年
2 记者 吴宛青;一个前瞻性决定 让企业提前“领跑”5年[N];杭州日报;2017年
3 魏忠杰;新型油吸附材料[N];经济参考报;2004年
4 徐军;纳米级吸附材料高效回收泄漏石油[N];中国石化报;2005年
5 记者 高怀军;全国首家微量重金属吸附材料项目落户礼泉[N];咸阳日报;2010年
6 记者 蒋增科;王心芳来我市视察重金属吸附材料生产基地[N];咸阳日报;2010年
7 ;美国开发出可回收泄漏石油专利技术[N];中国高新技术产业导报;2005年
8 赵欢通讯员 刘嘉敏;吉凤开发区积极参加温洽会成果显著[N];团结报;2007年
9 陶春祥;血液灌流吸附材料的应用[N];中国医药报;2004年
10 记者 黄瑚 陆剑于 报道组 丁志峰;产业优化引领民资投向实体经济[N];温州日报;2011年
中国博士188bet全文数据库 前10条
1 王全勇;用于二氧化碳捕集的聚合物多孔吸附材料合成及性能研究[D];北京化工大学;2017年
2 田思聪;钢渣制备高效钙基CO_2吸附材料用于钢铁行业碳捕集研究[D];清华大学;2016年
3 吴宇雄;木质素基吸水吸附材料的合成及性能研究[D];中南林业科技大学;2010年
4 金新亮;新型两亲性吸附材料的设计、合成及性能研究[D];兰州大学;2011年
5 毛丽莉;氧化镁基吸附材料的成型与性能研究[D];中国海洋大学;2014年
6 张明明;钙基高温二氧化碳吸附材料的制备及其吸附性能[D];华东理工大学;2014年
7 张晓凤;四种羟基类功能修饰多孔吸附材料及其性能研究[D];重庆大学;2016年
8 臧传锋;纤维素基重金属吸附材料的制备及吸附性能研究[D];苏州大学;2016年
9 赵雅琴;新型赤泥颗粒吸附材料的制备、表征及其对水体中磷的去除性能研究[D];山东大学;2013年
10 于旭彪;蛭石基吸附材料的制备、改性及其对水中有机污染物的分离机理[D];华南理工大学;2011年
中国硕士188bet全文数据库 前10条
1 邹正冬;柠檬酸改性β-环糊精修饰的壳聚糖吸附材料的制备及对染料与重金属的吸附性能研究[D];东华大学;2018年
2 李婷;功能化介孔吸附材料的制备及其对重金属离子的吸附性能研究[D];东华大学;2018年
3 王雪;改性氧化石墨基复合物的制备及其铀吸附性能研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
4 邢珊珊;离子液体改性的吸附材料对Re(Ⅶ)吸附性能研究[D];辽宁大学;2018年
5 范吉祥;新型纳米吸附材料的制备及其在含Cr(Ⅵ)有机废水处理中的研究[D];苏州大学;2018年
6 李漫;改善竹纤维活性制备水处理用吸附材料的研究[D];中国林业科学研究院;2018年
7 代世宇;镧改性碳纳米管材料的制备与吸附除磷效能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
8 陆琪;新型除氟吸附材料研制及应用研究[D];清华大学;2017年
9 刘晨;硼吸附材料的制备及其吸附性能的研究[D];青海师范大学;2018年
10 吕胜鹏;β-环糊精基吸附材料的制备与性能研究[D];东北林业大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026