新型碳納米材料的制備及其在水處理中的應(yīng)用.pdf

1、近些年來，盡管人類生活水平一直在提高，但相應(yīng)的環(huán)境污染問題也在日漸增多。其中的水污染問題，已成為人們廣泛關(guān)注的對象。作為水體眾多污染物之一的環(huán)境激素雙酚A(BPA)由于能導(dǎo)致生物體代謝異常、內(nèi)分泌失調(diào)，受到了社會極大關(guān)注。而染料廢水的排放又會導(dǎo)致水質(zhì)惡化，因此對環(huán)境污水的處理，不僅有益人體健康，減少環(huán)境污染，還可以回收處理過的水，從而節(jié)約水資源。
　　本論文采用簡單的原材料和方法制備三種新型的碳納米吸附材料，克服其它研究方法的復(fù)雜

2、性和吸附效果差的缺點，并將這些新型碳納米材料用于雙酚A及其類似物和染料亞甲基藍的吸附降解，主要內(nèi)容如下:
　　(1)竹節(jié)狀碳納米管去除水溶液中雙酚A的研究
　　本實驗首先將三聚氰胺、氰尿酸、聚乙烯亞胺通過自模版法合成前驅(qū)體PEI-MCA，再將三氯化鐵與其混合并研磨非常均勻，然后通過在氮氣氛圍中高溫煅燒制備出材料。將材料用于BPA的吸附以及吸附降解一體化的研究。實驗結(jié)果表明，竹節(jié)狀碳納米管對BPA有很好的去除效果，這主要是因為

3、碳納米管比表面積較大。竹節(jié)狀碳納米管受pH值影響較小，表明該吸附反應(yīng)不是通過氫鍵和表面絡(luò)合作用，而是靠疏水或π-π相互作用進行。在碳納米管和過二硫酸鉀同時存在的情況下，雙酚A的去除速度非?？?，表明在碳納米管/過二硫酸鉀系統(tǒng)下對BPA有很高的去除效率，而這個效果來自于吸附和氧化降解的共同作用。
　　(2)摻氮石墨烯去除水溶液中雙酚A及其類似物的研究
　　本實驗通過溫和的一步熱解法合成了比表面積大、孔徑分布均勻且N摻雜量高達18

4、.4％的摻氮石墨烯。該材料對雙酚F(BPF)、BPA和雙酚C(BPC)有很高的吸附量，分別為222.9、318.7和540.4mg/g。同時發(fā)現(xiàn)摻氮石墨烯對雙酚類污染物的吸附與它們的logKow(Kow為辛醇-水分配系數(shù))成正比，表明了吸附過程主要靠疏水作用進行。研究摻氮石墨烯同時作為吸附劑和催化劑用于雙酚類污染物的去除，在吸附和過二硫酸鉀氧化協(xié)同作用下，在pH=7.0條件下98.6％的BPA被氧化降解完全。而摻氮石墨烯循環(huán)使用5次之后

5、仍有很好的催化性。因此，吸附催化降解一體化法為處理水溶液中內(nèi)分泌干擾物提供了一種新的高效方法。
　　(3)石墨相氮化碳去除水中亞甲基藍的研究
　　本實驗通過高溫熱解法合成了石墨相的氮化碳材料，透射電子顯微鏡顯示了材料具有類似石墨烯的片層結(jié)構(gòu)，并利用XRD、FT-IR和XPS等表征手段證明了材料的主要成分與結(jié)構(gòu)，并研究了pH值、作用時間、溫度以及溶液濃度對材料性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，該材料對染料亞甲基藍(MB）的吸附符合Lang