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玉米秸稈/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備及對(duì)水中Pb~(2+)的吸附性能研究

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玉米秸稈/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備及對(duì)水中Pb~(2+)的吸附性能研究【摘要】:我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的最大副產(chǎn)物,其中玉米秸稈占中國(guó)農(nóng)作物秸稈的較大比例。而相

【摘要】:我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的最大副產(chǎn)物,其中玉米秸稈占中國(guó)農(nóng)作物秸稈的較大比例。而相當(dāng)一部分的玉米秸稈(CS)則被低值利用,既對(duì)資源造成了浪費(fèi),又污染了環(huán)境。我國(guó)蒙脫土(MMT)的儲(chǔ)量位居世界第二,由于蒙脫土具有膨脹性、吸附性、陽(yáng)離子交換性等基本性質(zhì),且其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉,因此蒙脫土已在石油、建筑、污水處理等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,并且蒙脫土作為吸附材料已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。本研究就是通過(guò)陽(yáng)離子聚合體采用插層法對(duì)蒙脫土進(jìn)行改性來(lái)作為水處理吸附劑,就其制備工藝及結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行探究和表征;將所制備的納米復(fù)合材料用于吸附處理含Pb~(2+)模擬廢水,就其吸附影響因素進(jìn)行探討,所得研究結(jié)果如下: (1)最佳制備條件為:玉米秸稈/蒙脫土(CS/MMT)納米復(fù)合材料的最佳制備條件為:復(fù)合反應(yīng)溫度為室溫,復(fù)合反應(yīng)時(shí)間為4h,NaOH溶液的質(zhì)量濃度為8%,CS與MMT的摻雜比例為1:1;醚化玉米秸稈/蒙脫土(ECS/MMT)納米復(fù)合材料的最佳制備條件為:復(fù)合反應(yīng)溫度為60℃,復(fù)合反應(yīng)時(shí)間為6h,ECS與MMT的摻雜比例為1:1。 (2)表征結(jié)果表明:CS(ECS)大分子插層進(jìn)入到了MMT的片層結(jié)構(gòu)中,使MMT的晶格結(jié)構(gòu)遭到破壞,并在MMT的層間域發(fā)生了配位絡(luò)合反應(yīng),形成了有利于對(duì)Pb~(2+)離子吸附的插層聚合型納米復(fù)合材料,且所制備CS/MMT(ECS/MMT)納米復(fù)合材料的粒徑遠(yuǎn)小于MMT。 (3)對(duì)CS、MMT、CS/MMT和ECS/MMT納米復(fù)合材料吸附性能的對(duì)比,相同條件下CS/MMT納米復(fù)合材料吸附量高于CS及MMT原樣,且達(dá)到吸附平衡的時(shí)間大大縮短;發(fā)現(xiàn)ECS/MMT納米復(fù)合材料的吸附性能優(yōu)于CS/MMT納米復(fù)合材料。 (4)吸附劑對(duì)Pb~(2+)的Langmuir和Freundlich吸附等溫方程擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn):CS與MMT的熱力學(xué)吸附過(guò)程可以用langmuir吸附等溫式描述,表明CS與MMT吸附熱和活化能較大,選擇性較強(qiáng),多為單分子層吸附,吸附速度較慢。而CS/MMT和ECS/MMT納米復(fù)合材料吸附等溫曲線既符合Freundlich,又符合Langmuir吸附規(guī)律,顯示該吸附體系是以物理吸附為主、兼有化學(xué)吸附。從吸附狀態(tài)看,屬多層吸附。由平衡參數(shù)RL的值可以得出ECS/MMT納米復(fù)合材料對(duì)Pb~(2+)的吸附易于進(jìn)行的結(jié)論。 (5)對(duì)吸附熱力學(xué)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),隨溫度的升高吸附劑的吸附量增大,吸附過(guò)程屬于自發(fā)且吸熱反應(yīng),固-液界面隨溫度的升高混亂度增大。 (6)由吸附劑對(duì)溶液中Pb~(2+)的Lagergren一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)吸附速率方程的參數(shù)可見(jiàn),吸附劑可用準(zhǔn)二級(jí)吸附速率方程來(lái)描述,表明該吸附過(guò)程屬于吸熱過(guò)程。 【關(guān)鍵詞】:玉米秸稈 蒙脫土 醚化 納米復(fù)合材料 吸附
【學(xué)位授予單位】:內(nèi)蒙古師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:X703
【目錄】:
  • 中文摘要4-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第一章 緒論10-21
  • 1.1 重金屬10-12
  • 1.1.1 重金屬的來(lái)源及特點(diǎn)10
  • 1.1.2 重金屬的研究熱點(diǎn)10-11
  • 1.1.3 鉛的危害11-12
  • 1.2 農(nóng)業(yè)秸稈12-14
  • 1.2.1 農(nóng)業(yè)廢棄物(Agricultural Residue)概述12-13
  • 1.2.2 農(nóng)業(yè)秸稈的組分13-14
  • 1.2.3 農(nóng)業(yè)秸稈的利用及研究現(xiàn)狀14
  • 1.2.4 農(nóng)業(yè)秸稈的利用現(xiàn)狀14
  • 1.3 蒙脫土14-19
  • 1.3.1 粘土礦物概述14-15
  • 1.3.2 蒙脫土的結(jié)構(gòu)及組成15-16
  • 1.3.3 蒙脫土的基本性質(zhì)及吸附機(jī)理16
  • 1.3.4 蒙脫土吸附材料去除廢水中重金屬離子的優(yōu)越性及應(yīng)用16-17
  • 1.3.5 蒙脫土的常用改性方法及研究進(jìn)展17-19
  • 1.4 研究目的、意義及內(nèi)容19-21
  • 1.4.1 研究目的及意義19
  • 1.4.2 研究?jī)?nèi)容19-21
  • 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及材料21-23
  • 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑21
  • 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
  • 2.3 實(shí)驗(yàn)材料22-23
  • 第三章 玉米秸稈/蒙脫土(CS/MMT)納米復(fù)合材料的研究23-38
  • 3.1 實(shí)驗(yàn)方法23-24
  • 3.1.1 CS/MMT 納米復(fù)合材料的制備23
  • 3.1.2 CS/MMT 納米復(fù)合材料的表征23
  • 3.1.3 吸附實(shí)驗(yàn)及吸附過(guò)程的研究23-24
  • 3.2 結(jié)果與討論24-36
  • 3.2.1 制備條件對(duì) CS/MMT 納米復(fù)合材料吸附量的影響24-27
  • 3.2.2 CS/MMT 納米復(fù)合材料的表征27-30
  • 3.2.3 CS/MMT 納米復(fù)合材料吸附性能的研究30-36
  • 3.3 本章小結(jié)36-38
  • 第四章 醚化玉米秸稈/蒙脫土(ECS/MMT)納米復(fù)合材料的研究38-53
  • 4.1 實(shí)驗(yàn)方法38-39
  • 4.1.1 ECS/MMT 納米復(fù)合材料的制備38-39
  • 4.1.2 ECS/MMT 納米復(fù)合材料的表征39
  • 4.1.3 吸附實(shí)驗(yàn)及吸附過(guò)程的研究39
  • 4.2 結(jié)果與討論39-51
  • 4.2.1 制備條件對(duì) ECS/MMT 納米復(fù)合材料吸附量的影響39-41
  • 4.2.2 ECS/MMT 納米復(fù)合材料的表征41-44
  • 4.2.3 ECS/MMT 納米復(fù)合材料吸附性能的研究44-51
  • 4.3 本章小結(jié)51-53
  • 第五章 總結(jié)與建議53-57
  • 5.1 總結(jié)53-55
  • 5.1.1 CS/MMT 納米復(fù)合材料的研究53-54
  • 5.1.2 ECS/MMT 納米復(fù)合材料的研究54-55
  • 5.2 建議55-57
  • 參考文獻(xiàn)57-60
  • 致謝60-61
  • 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參與項(xiàng)目情況61


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聚丙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備,表征及性能研究    吳立波

聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料及逾滲理論的研究    羊海棠

聚丙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能研究    方晨鵬