多級(jí)納米花狀復(fù)合材料深度除鉛特性研究.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展，水體中的重金屬鉛污染問題日益加劇，嚴(yán)重危害了生態(tài)環(huán)境及人類健康，高效、深度、安全地凈化鉛污染水體成為環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。納米花狀材料對(duì)重金屬離子具有良好的吸附能力，但存在納米粒子易團(tuán)聚難分離、平衡時(shí)間長、共存離子影響吸附等問題。為了改善納米花吸附劑對(duì)鉛離子（Pb(II)）的吸附性能，提高凈化深度，本文合成了三種多級(jí)納米花狀材料，表征分析其微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成，研究其對(duì)Pb(II)的吸附行為，探討吸附特性及機(jī)理。
　　首

2、先，利用傳統(tǒng)水熱合成法制備了納米花狀鎂鋁雙金屬氫氧化物 Mg/Al-LDHs，通過SEM表征，可以看出材料具有良好的多級(jí)納米花狀結(jié)構(gòu)。對(duì)Pb(II)的最大吸附容量為85.1mg/g，60min左右達(dá)到平衡吸附率，且動(dòng)力學(xué)過程較快，具有選擇吸附性。但Mg/Al-LDHs在酸性環(huán)境下耐受性差，制備產(chǎn)率較低，吸附后分離困難。
　　為了簡化多級(jí)納米花狀吸附劑的制備工藝，提高吸附劑的環(huán)境耐受性，利用化學(xué)沉淀法在常溫下合成了絲膠蛋白誘導(dǎo)磷酸銅

3、納米花材料 S-Cu3(PO4)2。S-Cu3(PO4)2球狀顆粒的粒徑約為30μm，整個(gè)球體顆粒是由大量花瓣?duì)铖薨檶悠M成。材料表面分布了大量由絲膠蛋白提供的-NH2、-OH等功能基團(tuán)，對(duì)Pb(II)呈現(xiàn)出優(yōu)異的吸附容量、極迅速的動(dòng)力學(xué)過程和優(yōu)秀的選擇吸附能力。在25℃時(shí)，其最大吸附量可達(dá)1596.5mg/g，20min可達(dá)到吸附平衡，且對(duì)Pb(II)離子的吸附幾乎不受Ca(II)、Mg(II)、Na(I)三種競爭離子影響。與水熱合成

4、法制備的多級(jí)納米花狀 Mg/Al-LDHs相比， S-Cu3(PO4)2不僅制備簡單、產(chǎn)率高，而且能在更廣泛的pH環(huán)境中保持材料的穩(wěn)定性和優(yōu)秀Pb(II)的吸附能力。
　　將S-Cu3(PO4)2應(yīng)用于鉛污染水體凈化工程，還必須解決其納米粉體流體阻力大、固液分離困難問題。以水處理工程中廣泛應(yīng)用的陽離子交換樹脂D001為基體，利用生物粘合劑聚多巴胺（ PDA）解決有機(jī)基體與無機(jī)納米粒子的相容性問題，使S-Cu3(PO4)2在 D00

5、1表面穩(wěn)定生長，成功制備了樹脂基絲膠蛋白磷酸銅納米花復(fù)合材料PS-PDA-S-Cu3(PO4)2。PS-PDA-S-Cu3(PO4)2宏觀粒徑為0.3~0.5mm，樹脂顆粒表面為花瓣?duì)疃嗉?jí)Cu3(PO4)2納米結(jié)構(gòu)。樹脂功能基團(tuán)-SO3-的負(fù)電性可通過Donnan膜效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度Pb(II)的預(yù)富集，進(jìn)一步強(qiáng)化了PS-PDA-S-Cu3(PO4)2對(duì)Pb(II)的深度吸附凈化特性。在柱吸附實(shí)驗(yàn)中，PS-PDA-S-Cu3(PO4)2對(duì)