新型微納分級結(jié)構(gòu)材料的制備、修飾及對水中微污染物的吸附性能研究.pdf

1、飲用水中微污染物(ppm-ppb量級)嚴(yán)重威脅人民群眾的身體健康，2013年6月，中國疾控中心首次證實(shí)了區(qū)域性的癌癥高發(fā)與飲用水污染的直接關(guān)系。飲用水中的微污染物包括無機(jī)和有機(jī)微污染物，其產(chǎn)生的毒性效應(yīng)具有持續(xù)性和放大作用，因此飲用水安全問題亟待解決。目前，去除微污染物主要包括吸附、絮凝和光降解等方法，其中吸附法具有操作簡單的優(yōu)勢，是最具實(shí)用前景的方法之一。傳統(tǒng)吸附劑(活性炭和沸石等)雖然可以去除部分污染物，但是若將含有微污染物的水體處

2、理到飲用水國標(biāo)水平，往往需要提高用量，從而增加處理成本，這是因為傳統(tǒng)吸附劑的活性位點(diǎn)少，所以吸附量小，去除率低。納米吸附劑不僅具有較大的比表面積，而且具有大量的表面活性基團(tuán)，可以與微污染物發(fā)生物理化學(xué)作用，從而實(shí)現(xiàn)吸附去除，因此在飲用水中微污染物去除方面具有重要的應(yīng)用前景，但是納米尺度的吸附劑極易團(tuán)聚，導(dǎo)致大量表面活性基團(tuán)無法發(fā)揮作用。微納分級結(jié)構(gòu)材料是一種納米材料的有序聚集體，既保留了納米吸附劑的優(yōu)勢，又避免了團(tuán)聚現(xiàn)象，是當(dāng)今納米材料

3、領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。因此，本論文在微納分級吸附劑的制備與飲用水中微污染物去除方面開展了系列工作，總結(jié)如下:
　　1)通過水熱法合成一種具有雪花結(jié)構(gòu)的Zn4(CO3)(OH)6·H2O微納分級納米材料，并通過煅燒得到多孔ZnO，在ZnO表面修飾SiO2層后，再通過水熱法修飾Fe3O4/C層，得到磁性雪花結(jié)構(gòu)ZnO@SiO2@Fe3O4/C微納分級納米材料。研究了對Pb(Ⅱ)、As(Ⅴ)和亞甲基藍(lán)(MB)的吸附性能，結(jié)果表明對微污染物

4、的吸附都符合Langmuir吸附模型，最大吸附容量分別為81.9，23.8和131.6 mg g-1。研究了pH值對去除效率的影響，發(fā)現(xiàn)pH大于8時，Pb(Ⅱ)和MB的去除率略有降低。
　　2)制備出具有微納分級結(jié)構(gòu)的花狀MnO2，然后在其表面修飾殼聚糖納米顆粒，得到MnO2/殼聚糖納米吸附劑。吸附性能研究表明對Pb(Ⅱ)離子的吸附符合Langmuir模型，最大吸附容量為102.5 mg g-1;動力學(xué)實(shí)驗表明在中性條件下，對10

5、 ppm的Pb(Ⅱ)離子，在3min時的去除率達(dá)到93％。
　　3)以活性炭纖維布(ACF)為載體，通過水熱法在其表面修飾MnO2納米線，得到ACF/MnO2微納分級吸附劑。研究了對甲基橙(MO)的吸附性能，結(jié)果表明對MO的吸附符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，對吸附等溫線的擬合結(jié)果表明對MO的吸附符合Freundlich吸附模型，而且在1至7的pH值范圍內(nèi)，去除效率接近于100％，在pH等于10時的去除率仍然達(dá)到95％，說明該吸附劑具有較大