TiO 2 /天然粘土矿物纳米复合物的制备及其吸附性能研究
发布时间：2024-03-30 04:29
近年来,水资源污染问题已经十分严重。其中高氟水污染和染料废水的排放是较为突出的两个问题。吸附法是目前处理污水比较理想的方法。吸附法处理水污染依赖于性能优良、价廉的吸附材料。天然粘土矿物有望成为廉价吸附剂应用于水处理。但是天然粘土矿物一般都比表面积小、活性低,导致其吸附性能较差。为了提高其吸附性能通常办法是将天然粘土矿物进行改性处理,但是常用的改性方法存在成本较高,实验操作复杂,能源消耗大等缺点。因此天然粘土矿物新型、简单改性方法的研究对降低吸附剂成本以及提高其吸附性能至为重要。本文首次采用TiO2纳米粒子表面修饰法对天然煤系高岭土进行改性,水热法合成TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物,研究了水热温度、水热时间对改性效果的影响。在此基础上用同样的方法对普通天然高岭土和天然蒙脱土进行改性,并用改性前后的粘土矿物作为吸附剂,研究了其对氟离子和有机染料刚果红的吸附性能。具体结果如下:以天然煤系高岭土为原料,硫酸钛为钛源,采用水热法制备出TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物。用X射线衍射分析(XRD)、N2吸附...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 煤系高岭土概述
1.2.1 煤系高岭土结构性质
1.2.2 煤系高岭土利用现状
1.2.3 煤系高岭土改性手段
1.2.3.1 煅烧改性
1.2.3.2 酸碱改性
1.2.3.3 表面改性
1.3 蒙脱土概述
1.3.1 蒙脱土的结构
1.3.2 蒙脱土改性方法
1.3.2.1 活化改性
1.3.2.2 有机改性
1.3.2.3 无机改性
1.3.2.4 无机-有机复合改性
1.3.3 蒙脱土的应用
1.3.3.1 在纳米复合材料中的应用
1.3.3.2 在催化材料中的应用
1.3.3.3 在废水处理中的应用
1.4 纳米二氧化钛概述
1.4.1 TiO2 的性质
1.4.2 纳米TiO2的研究概况
1.4.2.1 涂料
1.4.2.2 纺织品
1.4.2.3 塑料
1.4.2.4 净化空气
1.4.3 TiO2 纳米材料在水处理中的应用
1.5 纳米复合材料
1.6 水污染问题
1.6.1 氟离子废水污染
1.6.1.1 氟的性质与人体健康
1.6.1.2 氟的来源及分布情况
1.6.1.3 高氟水处理的研究现状
1.6.2 印染废水污染
1.6.2.1 印染废水的来源、特点及其危害
1.6.2.2 印染废水处理的研究现状
1.7 选题背景及意义
1.8 主要研究内容及创新之处
2 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物的制备及其表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验仪器与试剂
2.2.1.1 实验试剂
2.2.1.2 实验仪器
2.2.2 样品的制备
2.2.2.1 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物的制备
2.2.2.2 纯TiO2的制备
2.2.3 晶粒大小计算
2.2.4 晶面间距计算
2.2.5 样品的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物的制备与表征
2.3.1.1 不同温度、不同时间下制备样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.1.2 不同温度、不同时间下制备样品的铝溶出率分析
2.3.1.3 不同温度下制备样品的比表面积及孔结构分析
2.3.1.4 最佳条件下制备样品的透射电镜分析(TEM)
2.3.2 TiO2/天然高岭土纳米复合物的制备及其表征
2.3.2.1 样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.2.2 K和 K/TiO2纳米复合物的铝溶出率分析
2.3.2.3 K和 K/TiO2纳米复合物的比表面积及孔结构分析
2.3.2.4 K和 K/TiO2纳米复合物的透射电镜分析(TEM)
2.3.3 TiO2/天然蒙脱土纳米复合物的制备及其表征
2.3.3.1 样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.3.2 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物的铝溶出率分析
2.3.3.3 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物的比表面积及孔结构分析
2.3.3.4 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物样品的透射电镜分析(TEM)
2.3.3.5 TiO2 与天然粘土矿物的复合机理
2.4 本章小结
3 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物对氟离子的吸附
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验仪器与试剂
3.2.1.1 实验仪器
3.2.1.2 实验试剂
3.2.2 氟离子的吸附性能测试
3.2.2.1 测定原理
3.2.2.2 氟离子废水的配制
3.2.2.3 总离子强度缓冲剂(TISAB)的配制
3.2.2.4 标准曲线的绘制
3.2.2.5 吸附剂用量对吸附的影响
3.2.3 吸附率及吸附量计算
3.2.4 吸附动力学模型
3.2.5 吸附等温线模型
3.2.6 吸附热力学数据
3.3 结果与讨论
3.3.1 氟离子标准曲线
3.3.2 几种吸附剂对氟离子的吸附
3.3.2.1 吸附剂用量对吸附的影响
3.3.2.2 时间对吸附的影响
3.3.2.3 氟离子溶液pH对吸附的影响
3.3.2.4 氟离子初始浓度对吸附效果的影响
3.3.2.5 温度对吸附的影响
3.3.2.6 对高氟地下水中氟离子的吸附
3.4 结论
4 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物对刚果红的吸附
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验仪器与试剂
4.2.1.1 实验仪器
4.2.1.2 实验试剂
4.2.1.3 染料介绍
4.2.1.4 染料废水的配制
4.2.1.5 标准曲线的绘制
4.2.1.6 吸附剂用量对吸附的影响
4.2.1.7 吸附速率实验
4.2.1.8 溶液pH对吸附的影响
4.2.1.9 初始浓度对吸附的影响
4.3 结果与讨论
4.3.1 刚果红标准曲线
4.3.2 几种吸附剂对刚果红(CR)的吸附
4.3.2.1 吸附剂用量对吸附的影响
4.3.2.2 时间对吸附的影响
4.3.2.3 CR溶液pH对吸附的影响
4.3.2.4 CR溶液初始浓度对吸附的影响
4.4 结论
5 结论
参考文献
硕士研究生期间发表的论文
致谢
本文编号：3941812
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 煤系高岭土概述
1.2.1 煤系高岭土结构性质
1.2.2 煤系高岭土利用现状
1.2.3 煤系高岭土改性手段
1.2.3.1 煅烧改性
1.2.3.2 酸碱改性
1.2.3.3 表面改性
1.3 蒙脱土概述
1.3.1 蒙脱土的结构
1.3.2 蒙脱土改性方法
1.3.2.1 活化改性
1.3.2.2 有机改性
1.3.2.3 无机改性
1.3.2.4 无机-有机复合改性
1.3.3 蒙脱土的应用
1.3.3.1 在纳米复合材料中的应用
1.3.3.2 在催化材料中的应用
1.3.3.3 在废水处理中的应用
1.4 纳米二氧化钛概述
1.4.1 TiO2 的性质
1.4.2 纳米TiO2的研究概况
1.4.2.1 涂料
1.4.2.2 纺织品
1.4.2.3 塑料
1.4.2.4 净化空气
1.4.3 TiO2 纳米材料在水处理中的应用
1.5 纳米复合材料
1.6 水污染问题
1.6.1 氟离子废水污染
1.6.1.1 氟的性质与人体健康
1.6.1.2 氟的来源及分布情况
1.6.1.3 高氟水处理的研究现状
1.6.2 印染废水污染
1.6.2.1 印染废水的来源、特点及其危害
1.6.2.2 印染废水处理的研究现状
1.7 选题背景及意义
1.8 主要研究内容及创新之处
2 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物的制备及其表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验仪器与试剂
2.2.1.1 实验试剂
2.2.1.2 实验仪器
2.2.2 样品的制备
2.2.2.1 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物的制备
2.2.2.2 纯TiO2的制备
2.2.3 晶粒大小计算
2.2.4 晶面间距计算
2.2.5 样品的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物的制备与表征
2.3.1.1 不同温度、不同时间下制备样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.1.2 不同温度、不同时间下制备样品的铝溶出率分析
2.3.1.3 不同温度下制备样品的比表面积及孔结构分析
2.3.1.4 最佳条件下制备样品的透射电镜分析(TEM)
2.3.2 TiO2/天然高岭土纳米复合物的制备及其表征
2.3.2.1 样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.2.2 K和 K/TiO2纳米复合物的铝溶出率分析
2.3.2.3 K和 K/TiO2纳米复合物的比表面积及孔结构分析
2.3.2.4 K和 K/TiO2纳米复合物的透射电镜分析(TEM)
2.3.3 TiO2/天然蒙脱土纳米复合物的制备及其表征
2.3.3.1 样品的X射线衍射分析(XRD)
2.3.3.2 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物的铝溶出率分析
2.3.3.3 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物的比表面积及孔结构分析
2.3.3.4 MMT和 MMT/TiO2纳米复合物样品的透射电镜分析(TEM)
2.3.3.5 TiO2 与天然粘土矿物的复合机理
2.4 本章小结
3 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物对氟离子的吸附
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验仪器与试剂
3.2.1.1 实验仪器
3.2.1.2 实验试剂
3.2.2 氟离子的吸附性能测试
3.2.2.1 测定原理
3.2.2.2 氟离子废水的配制
3.2.2.3 总离子强度缓冲剂(TISAB)的配制
3.2.2.4 标准曲线的绘制
3.2.2.5 吸附剂用量对吸附的影响
3.2.3 吸附率及吸附量计算
3.2.4 吸附动力学模型
3.2.5 吸附等温线模型
3.2.6 吸附热力学数据
3.3 结果与讨论
3.3.1 氟离子标准曲线
3.3.2 几种吸附剂对氟离子的吸附
3.3.2.1 吸附剂用量对吸附的影响
3.3.2.2 时间对吸附的影响
3.3.2.3 氟离子溶液pH对吸附的影响
3.3.2.4 氟离子初始浓度对吸附效果的影响
3.3.2.5 温度对吸附的影响
3.3.2.6 对高氟地下水中氟离子的吸附
3.4 结论
4 TiO2/天然粘土矿物纳米复合物对刚果红的吸附
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验仪器与试剂
4.2.1.1 实验仪器
4.2.1.2 实验试剂
4.2.1.3 染料介绍
4.2.1.4 染料废水的配制
4.2.1.5 标准曲线的绘制
4.2.1.6 吸附剂用量对吸附的影响
4.2.1.7 吸附速率实验
4.2.1.8 溶液pH对吸附的影响
4.2.1.9 初始浓度对吸附的影响
4.3 结果与讨论
4.3.1 刚果红标准曲线
4.3.2 几种吸附剂对刚果红(CR)的吸附
4.3.2.1 吸附剂用量对吸附的影响
4.3.2.2 时间对吸附的影响
4.3.2.3 CR溶液pH对吸附的影响
4.3.2.4 CR溶液初始浓度对吸附的影响
4.4 结论
5 结论
参考文献
硕士研究生期间发表的论文
致谢
本文编号：3941812
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3941812.html