多級納米花狀復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)保領域的研究熱點。納米花狀材料對重金屬離子具有良好的吸附能力，但存在納米粒子易團聚難分離、平衡時間長、共存離子影響吸附等問題。為了改善納米花吸附劑對鉛離子（Pb(II)）的吸附性能，提高凈化深度，本文合成了三種多級納米花狀材料，表征分析其微觀結構及化學組成，研究其對Pb(II)的吸附行為，探討吸附特性及機理。
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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納米花狀結構。對Pb(II)的最大吸附容量為85.1mg/g，60min左右達到平衡吸附率，且動力學過程較快，具有選擇吸附性。但Mg/Al-LDHs在酸性環(huán)境下耐受性差，制備產率較低，吸附后分離困難。
　　為了簡化多級納米花狀吸附劑的制備工藝，提高吸附劑的環(huán)境耐受性，利用化學沉淀法在常溫下合成了絲膠蛋白誘導磷酸銅

3、納米花材料 S-Cu3(PO4)2。S-Cu3(PO4)2球狀顆粒的粒徑約為30μm，整個球體顆粒是由大量花瓣狀褶皺層片組成。材料表面分布了大量由絲膠蛋白提供的-NH2、-OH等功能基團，對Pb(II)呈現(xiàn)出優(yōu)異的吸附容量、極迅速的動力學過程和優(yōu)秀的選擇吸附能力。在25℃時，其最大吸附量可達1596.5mg/g，20min可達到吸附平衡，且對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、法制備的多級納米花狀 Mg/Al-LDHs相比， S-Cu3(PO4)2不僅制備簡單、產率高，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）解決有機基體與無機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狀多級Cu3(PO4)2納米結構。樹脂功能基團-SO3-的負電性可通過Donnan膜效應實現(xiàn)對低濃度Pb(II)的預富集，進一步強化了PS-PDA-S-Cu3(PO4)2對Pb(II)的深度吸附凈化特性。在柱吸附實驗中，PS-PDA-S-Cu3(PO4)2對