基于二氧化硅的有機-無機雜化材料及其在重金屬廢水處理中的應用.pdf

1、重金屬水污染是最嚴峻的環(huán)境問題之一，為了去除水體中的有毒重金屬離子，許多本身對水體無毒無害，且對重金屬離子具有富集、絡合或催化降解等功能的新型雜化納米材料被不斷地開發(fā)和研究。二氧化硅作為一類形貌可控、表面易于修飾的多孔材料，可以很方便地通過物理或化學作用加以修飾，從而很好地發(fā)揮吸附及絡合重金屬離子的效果，因此基于二氧化硅的有機/無機雜化材料的制備及其在環(huán)境中污染物去除方面的應用受到越來越多的親睞。本論文針對目前日益嚴重的重金屬廢水污染問

2、題和常規(guī)二氧化硅基雜化材料功能較為單一的現(xiàn)狀，制備了一系列基于二氧化硅的新型有機/無機雜化材料，用于水體中低濃度Cu(II)、Cr(VI)等重金屬離子的有效去除。
　?。?）針對目前水體中難以去除的低濃度銅離子，首先合成核殼結構的磁性納米粒子 Fe3O4@mSiO2并在其表面修飾了銅離子熒光探針以及豐富的絡合基團，得到的納米吸附劑 SDMA可用于水體中低濃度 Cu(II)的快速檢測及吸附去除。實驗結果表明，SDMA對Cu(II)具

3、有較好的選擇性，且對1.5mg/L的Cu(II)可達到80％的去除效率和較快的吸附速率（20 min內可達到吸附平衡），對銅離子的吸附量要明顯大于等量的Fe3O4@mSiO2-SH和Fe3O4@mSiO2-NH2這兩種納米吸附材料。另外，該納米吸附劑可以在外界磁場作用下實現(xiàn)磁性分離，從而對材料進行回收和重復使用。
　?。?）含鉻工業(yè)廢水的排放對環(huán)境造成了嚴重破壞，對動植物及人都有巨大的威脅。針對毒性較大的Cr(VI)，本論文設計合

4、成了一種二氧化硅基的新型大孔雜化材料(SPNH-MOSF@SnS2)用于高效率去除水中Cr(VI)。該材料通過在大孔二氧化硅納米泡沫（MOSF）孔道中負載具有可見光催化降解性能的SnS2納米粒子，然后在MOSF表面修飾能光控識別性絡合Cr(III)的有機化合物SPNH，從而實現(xiàn)了將劇毒的Cr(VI)還原為低毒的Cr(III)并進一步吸附Cr(III)，最終達到將重金屬鉻完全從水中去除的目的。通過一系列光催化還原與吸附試驗發(fā)現(xiàn)，低pH值的

5、環(huán)境利于SPNH-MOSF@SnS2對Cr(VI)的去除，而且只需通過改變照射光源便可控制SPNH的吸附—脫附過程，所以該材料能重復使用并保持高效率。
　?。?）利用靜電紡絲技術制備膜材料以用于水體中低濃度 Cr(VI)的吸附與還原。先利用靜電紡絲技術和煅燒法制備出摻雜二氧化硅的碳纖維膜，再通過水熱法和二氧化硅接枝法分別在膜上修飾花狀 SnS2納米粒子與氨基，如此便制備出 FCNF/SnS2。FCNF/SnS2展現(xiàn)出較好的Cr(V