分类号： 密级：公开 UDC: 学号：417414814044 南昌大学专业学位硕士研究生 学位论文 贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究 Preparation of Mussel Inspired Functional Materials and Their Adsorption Performance 谢祎黎 培养单位（院、系）：资源环境与化工学院 指导教师姓名、职称：卢龙教授 指导教师姓名、职称：邓志文高级工程师 专业学位种类：工程硕士 专业领域名称：环境工程 论文答辩日期：2016年5月27日 答辩委员会主席： 评阅人： 2016年月 日 万方数据
分类号： 密级： 公开 UDC ： 学号：417414814044 南 昌 大 学 专 业 学 位 硕 士 研 究 生 学 位 论 文 贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究 Preparation of Mussel Inspired Functional Materials and Their Adsorption Performance 谢祎黎 培养单位（院、系）：资源环境与化工学院 指导教师姓名、职称：卢龙教授 指导教师姓名、职称：邓志文高级工程师 专业学位种类：工程硕士 专业领域名称：环境工程 论文答辩日期：2016 年 5 月 27 日 答辩委员会主席： 评阅人： 2016 年 月 日 万方数据
学位论文原创性声明 一、学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名（手写）：得热 签字日期：2016年6月12日 二、学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。 同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将 本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文 全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章 程”规定享受相关权益。 学位论文作者签名（手写）： 袢 导师签名（手写）： 签字日期：096年6月13日 签字日期：山b年6月3日 论文题目 贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究 姓 名 谢祎黎 学号 417414814044 论文级别 博士口硕士√ 院/系/所 资源环境与化工学院 专业 环境工程 E mail 18770081522@163.com 备注： 口公开☐保密（向校学位办申请获批准为“保密”， 年月后公开) 万方数据
学位论文原创性声明 一、学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 二、学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。 同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将 本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文 全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章 程”规定享受相关权益。 学位论文作者签名（手写）： 导师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 论文题目 贻贝仿生功能化材料制备及其吸附性能研究 姓 名 谢祎黎 学号 417414814044 论文级别 博士□ 硕士√ 院/系/所 资源环境与化工学院 专业 环境工程 E_mail 18770081522@163.com 备注： □公开 □保密（向校学位办申请获批准为“保密”， 年 月后公开） 万方数据
摘要 摘要 现今人类的生产、生活活动等都会产生大量含有重金属离子及有机染料的 废水，这些废水由于某些原因未经过处理或者经处理后未达到排放标准便排放 到自然水体中，导致水体严重污染，这不仅会破坏人类赖以生存的生态环境， 而且会对社会公众健康生活等造成严重影响。因此，探究与发现能够有效去除 水环境中重金属离子、有机染料的处理技术与方法备受世界各国研究者们的极 大关注。吸附法凭借其高效性以及易操作性，成为治理重金属及有机染料废水 的非常有效和极具发展前景的重要方法之一，受到了各界研究者的关注。碳质 纳米材料（例如：碳纳米管、石墨烯基材料）由于其独特的结构、巨大的比表 面积以及大量的细微孔隙被广泛用作吸附剂去除各种环境污染物。然而，由于 未改性的碳质纳米材料本身可分散性差、缺少有效官能团，其对重金属离子、 有机染料的吸附能力仍然有限。因此，在利用纳米材料独特结构基础上合成吸 附量大，去除效率高，吸附速率快，易于分离，制备简单的聚合物基新型复合 吸附材料十分必要。 本文通过结合贻贝仿生化学和迈克尔加成反应，成功制备出新型功能化碳 纳米管材料、改性氧化石墨烯材料，并运用透射电镜(Transmission Electron Microscope,.TEM)、傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,.FT-IR)、热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)、X射线光电 子能谱分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy,.XPS)等手段对合成的新型材料进 行物理化学性质表征。在系统的吸附实验中，探讨了不同的实验条件对聚合物 基改性纳米材料吸附去除水环境中铜离子、阳离子染料亚甲基蓝效果的影响， 总结得出改性纳米材料吸附铜离子及亚甲基蓝的最佳条件和最大吸附量。运用 不同的吸附等温线模型、动力学模型及热力学模型对吸附平衡状态进行分析， 研究吸附过程的性质等行为。 本论文的主要研究结果如下： (1)改性材料CNTs-PDA-PEI对于水溶液中铜离子(Cu2+)的平衡吸附量 可达到34.6mgg。随着pH值的逐渐升高，CNTs-PDA-PEI吸附容量逐渐升高至 47.4mgg,当pH>10后，吸附量没有明显变化。该种吸附很好的遵循Langmuir 模型以及准一级动力学模型。 万方数据
摘要 I 摘要 现今人类的生产、生活活动等都会产生大量含有重金属离子及有机染料的 废水，这些废水由于某些原因未经过处理或者经处理后未达到排放标准便排放 到自然水体中，导致水体严重污染，这不仅会破坏人类赖以生存的生态环境， 而且会对社会公众健康生活等造成严重影响。因此，探究与发现能够有效去除 水环境中重金属离子、有机染料的处理技术与方法备受世界各国研究者们的极 大关注。吸附法凭借其高效性以及易操作性，成为治理重金属及有机染料废水 的非常有效和极具发展前景的重要方法之一，受到了各界研究者的关注。碳质 纳米材料（例如：碳纳米管、石墨烯基材料）由于其独特的结构、巨大的比表 面积以及大量的细微孔隙被广泛用作吸附剂去除各种环境污染物。然而，由于 未改性的碳质纳米材料本身可分散性差、缺少有效官能团，其对重金属离子、 有机染料的吸附能力仍然有限。因此，在利用纳米材料独特结构基础上合成吸 附量大，去除效率高，吸附速率快，易于分离，制备简单的聚合物基新型复合 吸附材料十分必要。 本文通过结合贻贝仿生化学和迈克尔加成反应，成功制备出新型功能化碳 纳米管材料、改性氧化石墨烯材料，并运用透射电镜（Transmission Electron Microscope,TEM ）、 傅 里 叶 红 外 光 谱 （ Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT-IR）、热重分析（Thermogravimetric Analysis,TGA）、X 射线光电 子能谱分析（X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）等手段对合成的新型材料进 行物理化学性质表征。在系统的吸附实验中，探讨了不同的实验条件对聚合物 基改性纳米材料吸附去除水环境中铜离子、阳离子染料亚甲基蓝效果的影响， 总结得出改性纳米材料吸附铜离子及亚甲基蓝的最佳条件和最大吸附量。运用 不同的吸附等温线模型、动力学模型及热力学模型对吸附平衡状态进行分析， 研究吸附过程的性质等行为。 本论文的主要研究结果如下： （1）改性材料 CNTs-PDA-PEI 对于水溶液中铜离子（Cu 2+）的平衡吸附量 可达到 34.6 mg/g。随着 pH 值的逐渐升高，CNTs-PDA-PEI 吸附容量逐渐升高至 47.4mg/g，当 pH＞10 后，吸附量没有明显变化。该种吸附很好的遵循 Langmuir 模型以及准一级动力学模型。 万方数据
摘要 (2)新型CNTs-PDA-PSPSH材料对于阳离子染料亚甲基蓝(methylene,MB) 的平衡吸附量为174mg/g。CNTs-PDA-PSPSH对于MB的吸附更好的符合 Langmuir模型单分子层吸附以及准一级动力学模型。 (3)改性材料GO-PDA-PSPSH对MB吸附量最大可达到183mgg。 GO-PDA-PSPSH对于水溶液中染料的吸附行为同样遵循Langmuir模型以及准一 级动力学模型。 关键词：重金属：有机染料：吸附：贻贝仿生；改性材料 万方数据
摘要 II （2）新型 CNTs-PDA-PSPSH 材料对于阳离子染料亚甲基蓝（methylene,MB） 的平衡吸附量为 174 mg/g。CNTs-PDA-PSPSH 对于 MB 的吸附更好的符合 Langmuir 模型单分子层吸附以及准一级动力学模型。 （3）改性材料 GO-PDA-PSPSH 对 MB 吸附量最大可达到 183mg/g。 GO-PDA-PSPSH对于水溶液中染料的吸附行为同样遵循 Langmuir模型以及准一 级动力学模型。 关键词：重金属；有机染料；吸附；贻贝仿生；改性材料 万方数据
ABSTRACT ABSTRACT Accompanying with the development of human society,a mass of industrial and domestic wastewater contained various heavy metal ions and organic dyes have been emitted into the environment before untreated or treated without perfection,which caused the seriously polluted for the water system.These pollutions not only have destroyed the entironment of human survival,but also been harmful for the public health.Therefore,the exploration of advanced techniques and methods for removal these heavy metal ions and organic dyes existed in wastewater has attracted numerous attentions from scientists in the world.As one kind of treatment strategies,adsorption method has become a high-efficiency and promising method for the removal of heavy metal ions due to its high efficiency and handleability,which make it draw attentions from researchers in various fields. Carbon-based materials such as carbon nanotubes (CNTs),activated carbons (ACs)and graphene powder(GP)have widely used as adsorbents to remove these pollutants(heavy metal ions and organic dyes)due to their outstanding properties such as unique structure,large specific surface area and abundant pores on their surface. However,the original CNTs possess bad water dispersibility and limited groups on their surface,which certainly influence their adsorbability for those pollutants. Therefore,preparation of polymer-CNTs composites with remarkable advantages contained excellent adsorbability,easy separation and convenient production in large scale is urgent. In this work,we have successfully synthesized functional CNTs and graphene oxide sheets with polymers via combination of mussel inspired chemistry and Michael addition reaction.The measurements such as Transmission Electron Microscope (TEM),Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis(TGA)and X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)are applied to characterize these polymer-CNTs and GO-polymer composites.Under the static adsorption model,we discuss the adsorption capacity of polymer modified CNTs and GO composites for copper ion and organic cationic dye methylene blue in Ⅲ 万方数据
ABSTRACT III ABSTRACT Accompanying with the development of human society, a mass of industrial and domestic wastewater contained various heavy metal ions and organic dyes have been emitted into the environment before untreated or treated without perfection, which caused the seriously polluted for the water system. These pollutions not only have destroyed the entironment of human survival, but also been harmful for the public health. Therefore, the exploration of advanced techniques and methods for removal these heavy metal ions and organic dyes existed in wastewater has attracted numerous attentions from scientists in the world. As one kind of treatment strategies, adsorption method has become a high-efficiency and promising method for the removal of heavy metal ions due to its high efficiency and handleability, which make it draw attentions from researchers in various fields. Carbon-based materials such as carbon nanotubes (CNTs), activated carbons (ACs)and graphene powder (GP)have widely used as adsorbents to remove these pollutants (heavy metal ions and organic dyes)due to their outstanding properties such as unique structure,large specific surface area and abundant pores on their surface. However, the original CNTs possess bad water dispersibility and limited groups on their surface, which certainly influence their adsorbability for those pollutants. Therefore, preparation of polymer-CNTs composites with remarkable advantages contained excellent adsorbability, easy separation and convenient production in large scale is urgent. In this work, we have successfully synthesized functional CNTs and graphene oxide sheets with polymers via combination of mussel inspired chemistry and Michael addition reaction. The measurements such as Transmission Electron Microscope (TEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA)and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) are applied to characterize these polymer-CNTs and GO-polymer composites. Under the static adsorption model, we discuss the adsorption capacity of polymer modified CNTs and GO composites for copper ion and organic cationic dye methylene blue in 万方数据