ABSTRACT the different experimental conditions,and confirm the optimal condition and the maximum adsorption of composites for copper ion and methylene blue.According to the analysis of the adsorption equilibrium state by adsorption isotherm model,kinetic model and thermodynamic model,we discuss the adsorption property in this procedure. The final researched results in this work could be described in follow: (1)The equilibrium adsorption capacity of CNTs-PDA-PEI for Cu2+aqueous could arrive to 34.6 mg/g,and the adsorption capacity would increase to 47.4 mg/g accompanying with the pH value enhanced.When the solution pH exceed 10, adsorption capacity is not significant change.Therefore,the adsorption experiment in this work better conforms to the Langmuir model and the pseudo-first-order kinetic model. (2)The equilibrium adsorption capacity of CNTs-PDA-PSPSH composite for cationic dye (methylene blue)is 174 mg/g,and the adsorption model of CNTs-PDA-PSPSH for MB solution better conforms for the Langmuir monolayer adsorption model and the pseudo-first-order kinetic model. (3)The maximal adsorption capacity of GO-PDA-PSPSH for MB solution can reach 183 mg/g,and adsorption model of GO-PDA-PSPSH also conforms the Langmuir model and the pseudo-first-order kinetic model. Key words:heavy metal ions:organic dyes;adsorption;mussel inspired chemistry: modified materials IV 万方数据
ABSTRACT IV the different experimental conditions, and confirm the optimal condition and the maximum adsorption of composites for copper ion and methylene blue. According to the analysis of the adsorption equilibrium state by adsorption isotherm model,kinetic model and thermodynamic model, we discuss the adsorption property in this procedure. The final researched results in this work could be described in follow: (1) The equilibrium adsorption capacity of CNTs-PDA-PEI for Cu2+ aqueous could arrive to 34.6 mg/g, and the adsorption capacity would increase to 47.4 mg/g accompanying with the pH value enhanced. When the solution pH exceed 10, adsorption capacity is not significant change. Therefore, the adsorption experiment in this work better conforms to the Langmuir model and the pseudo-first-order kinetic model. (2) The equilibrium adsorption capacity of CNTs-PDA-PSPSH composite for cationic dye (methylene blue) is 174 mg/g, and the adsorption model of CNTs-PDA-PSPSH for MB solution better conforms for the Langmuir monolayer adsorption model and the pseudo-first-order kinetic model. (3) The maximal adsorption capacity of GO-PDA-PSPSH for MB solution can reach 183 mg/g, and adsorption model of GO-PDA-PSPSH also conforms the Langmuir model and the pseudo-first-order kinetic model. Key words：heavy metal ions；organic dyes；adsorption；mussel inspired chemistry； modified materials 万方数据
目录 目录 摘要 ABSTRACT 目录 V 第1章绪论 1.1废水中重金属和有机染料危害 .1 1.1.1重金属废水危害 1.1.2有机染料废水危害 2 1.2吸附法处理废水基本原理 2 1.3纳米复合材料 1.3.1纳米复合材料简介 1.3.2碳纳米管概述 1.3.3氧化石墨烯概述 1.4贻贝仿生概述 6 1.4.1贻贝仿生功能化 6 1.4.2多巴胺的自聚 1.4.3PDA的应用 1 1.5研究课题简介 1.5.1研究的目的和意义 1.5.2研究内容 第2章改性碳纳米管材料的制备及其对水溶液中C,+的吸附性能研究 .10 2.1前言… 10 2.2实验部分 11 2.2.1实验试剂与仪器 11 2.2.2CNTs-PDA-PEI的制备 11 2.2.3CNTs-PDA-PEI对于水溶液中Cu2+的吸附实验 12 2.3结果与讨论 … 13 万方数据
目录 V 目录 摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................III 目录 ..............................................................................................................................V 第 1 章绪论 ...................................................................................................................1 1.1 废水中重金属和有机染料危害.....................................................................1 1.1.1 重金属废水危害 ..................................................................................1 1.1.2 有机染料废水危害 ..............................................................................2 1.2 吸附法处理废水基本原理.............................................................................2 1.3 纳米复合材料.................................................................................................3 1.3.1 纳米复合材料简介 ..............................................................................3 1.3.2 碳纳米管概述 ......................................................................................3 1.3.3 氧化石墨烯概述 ..................................................................................4 1.4 贻贝仿生概述.................................................................................................6 1.4.1 贻贝仿生功能化 ..................................................................................6 1.4.2 多巴胺的自聚 ......................................................................................7 1.4.3PDA 的应用 ..........................................................................................7 1.5 研究课题简介.................................................................................................8 1.5.1 研究的目的和意义 ..............................................................................8 1.5.2 研究内容 ..............................................................................................8 第 2 章改性碳纳米管材料的制备及其对水溶液中 CU 2+的吸附性能研究.............10 2.1 前言...............................................................................................................10 2.2 实验部分.......................................................................................................11 2.2.1 实验试剂与仪器 ................................................................................11 2.2.2CNTs-PDA-PEI 的制备 ......................................................................11 2.2.3CNTs-PDA-PEI 对于水溶液中 Cu2+的吸附实验..............................12 2.3 结果与讨论...................................................................................................13 万方数据
目录 2.3.1材料表征 .13 2.3.2时间的影响 .14 2.3.3pH的影响 15 2.3.4温度的影响及热力学研究 16 2.3.5吸附等温线 .18 2.3.6吸附动力学 19 2.4本章小结 21 第3章改性碳纳米管材料的制备及其对水溶液中有机染料的吸附性能研究.…22 3.1前言. 22 3.2实验部分 22 3.2.1实验试剂与仪器 22 3.2.2CNTs-PDA-PSPSH的制备 23 3.2.3CNTs-PDA-PSPSH对于水溶液中MB的吸附实验 .24 3.3结果与讨论 25 3.3.1材料表征 25 3.3.2时间的影响 28 3.3.3pH的影响 .29 3.3.4温度的影响及热力学研究 30 3.3.5吸附等温线 .31 3.3.6吸附动力学 .32 3.4本章小结 33 第4章改性氧化石墨烯材料制备及其对水溶液中有机染料的吸附性能研究.34 4.1前言 .34 4.2实验部分. 35 4.2.1实验试剂与仪器 35 4.2.2GO-PDA-PSPSH的制备 36 4.2.3G0-PDA-PSPSH对于水溶液中MB的吸附实验.37 4.3结果与讨论 38 4.3.1材料表征 38 VI 万方数据
目录 VI 2.3.1 材料表征 ............................................................................................13 2.3.2 时间的影响 ........................................................................................14 2.3.3pH 的影响 ...........................................................................................15 2.3.4 温度的影响及热力学研究 ................................................................16 2.3.5 吸附等温线 ........................................................................................18 2.3.6 吸附动力学 ........................................................................................19 2.4 本章小结.......................................................................................................21 第 3 章改性碳纳米管材料的制备及其对水溶液中有机染料的吸附性能研究 .....22 3.1 前言...............................................................................................................22 3.2 实验部分.......................................................................................................22 3.2.1 实验试剂与仪器 ................................................................................22 3.2.2CNTs-PDA-PSPSH 的制备.................................................................23 3.2.3CNTs-PDA-PSPSH 对于水溶液中 MB 的吸附实验 ........................24 3.3 结果与讨论...................................................................................................25 3.3.1 材料表征 ............................................................................................25 3.3.2 时间的影响 ........................................................................................28 3.3.3pH 的影响 ...........................................................................................29 3.3.4 温度的影响及热力学研究 ................................................................30 3.3.5 吸附等温线 ........................................................................................31 3.3.6 吸附动力学 ........................................................................................32 3.4 本章小结.......................................................................................................33 第 4 章改性氧化石墨烯材料制备及其对水溶液中有机染料的吸附性能研究 .....34 4.1 前言...............................................................................................................34 4.2 实验部分.......................................................................................................35 4.2.1 实验试剂与仪器 ................................................................................35 4.2.2GO-PDA-PSPSH 的制备....................................................................36 4.2.3GO-PDA-PSPSH 对于水溶液中 MB 的吸附实验............................37 4.3 结果与讨论...................................................................................................38 4.3.1 材料表征 ............................................................................................38 万方数据
目录 4.3.2时间的影响 41 4.3.3pH的影响 42 4.3.4温度的影响及热力学研究 42 4.3.5吸附等温线 43 4.3.6吸附动力学 44 4.3.7复合材料吸附量对比 45 4.4本章小结 46 第5章结论与展望 47 5.1结论 47 5.2创新之处 48 5.3研究展望 48 致谢 50 参考文献 .51 攻读学位期间的研究成果 58 VII 万方数据
目录 VII 4.3.2 时间的影响 ........................................................................................41 4.3.3pH 的影响 ...........................................................................................42 4.3.4 温度的影响及热力学研究 ................................................................42 4.3.5 吸附等温线 ........................................................................................43 4.3.6 吸附动力学 ........................................................................................44 4.3.7 复合材料吸附量对比 .......................................................................45 4.4 本章小结.......................................................................................................46 第 5 章结论与展望 .....................................................................................................47 5.1 结论...............................................................................................................47 5.2 创新之处.......................................................................................................48 5.3 研究展望.......................................................................................................48 致谢 .............................................................................................................................50 参考文献 .....................................................................................................................51 攻读学位期间的研究成果 .........................................................................................58 万方数据
第1章绪论 第1章绪论 1.1废水中重金属和有机染料危害 1.1.1重金属废水危害 随着如今公众对于环境保护的意识不断增强，对于与人类生活息息相关的 水体环境的保护同样是不容忽视的一部分。海洋、河流等地表水作为多种工业 企业排污的收纳水体，由于一些工业废水的不达标排放，水体会受到不同程度 的污染。例如机械加工、矿山开采、钢铁及金属治炼等工业会产生大量的重金 属废水，其中包括汞(Hg)四、铅(Pb)I、铬(Cr),以及具有重金属特性 的类金属砷(As)4等生物毒性显著的重金属元素，其他工业有时也会排放包含 铜(Cu)、锌(Zn)[、钴(Co)可、镍(Ni)8等一般重金属的废水，尽管 其中有些是人体健康所必需的微量元素，但经过长期在体内蓄积，超过一定限 度，同样会显现出致病毒性。因此，对于重金属废水经治理达标后再排放十分 有必要[9,10。 在工业废水的排放过程中，重金属不能被生物降解，有相当一部分重金属 元素沉积在天然水体中，由于其在环境中存在的复杂性，因此一直是各专家学 者研究的不衰的课题-)。 铜质（铜离子）对人类及其他生物而言，都是必不可少的元素。人体缺乏 铜会引起贫血，毛发异常，骨和动脉异常，以至脑障碍4,1。但如过剩，会引 起肝硬化、腹泻、呕吐、运动障碍和知觉神经障碍618]。 中国营养学会没有制定每日膳食中铜的需要量，但制定了每日铜的“安全和 适宜的摄入量”，半岁前婴儿每天需0.5~0.7mg,半岁至1岁每天0.7~1.0mg, 1岁以上每天1.0~1.5mg,4岁以上每天1.5~2.0mg,7岁以上每天2.0~2.5mg, 11岁以上至青年、成年，均为每天2.0~3.0mg。这个摄入量与美国科学研究委 员会制定的“估计每日饮食中安全充足的铜摄取量”相当19,201。铜在人体内含量 约100~150mg,血清铜正常值100~120μgdl,是人体中含量位居第二的必需微 量元素。如摄入过量的铜，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐212]。 对于低等生物和农作物而言，铜的毒性较大，当铜的摄入量达到0.1gL左 右时，可使大量鱼类致死，因此水产业用水一般要求铜的浓度需在0.01gL以 万方数据
第 1 章绪论 1 第 1 章绪论 1.1 废水中重金属和有机染料危害 1.1.1 重金属废水危害 随着如今公众对于环境保护的意识不断增强，对于与人类生活息息相关的 水体环境的保护同样是不容忽视的一部分。海洋、河流等地表水作为多种工业 企业排污的收纳水体，由于一些工业废水的不达标排放，水体会受到不同程度 的污染。例如机械加工、矿山开采、钢铁及金属冶炼等工业会产生大量的重金 属废水，其中包括汞（Hg）[1]、铅（Pb）[2]、铬（Cr）[3]，以及具有重金属特性 的类金属砷（As）[4]等生物毒性显著的重金属元素，其他工业有时也会排放包含 铜（Cu）[5]、锌（Zn）[6]、钴（Co）[7]、镍（Ni）[8]等一般重金属的废水，尽管 其中有些是人体健康所必需的微量元素，但经过长期在体内蓄积，超过一定限 度，同样会显现出致病毒性。因此，对于重金属废水经治理达标后再排放十分 有必要[9, 10]。 在工业废水的排放过程中，重金属不能被生物降解，有相当一部分重金属 元素沉积在天然水体中，由于其在环境中存在的复杂性，因此一直是各专家学 者研究的不衰的课题[11-13]。 铜质（铜离子）对人类及其他生物而言，都是必不可少的元素。人体缺乏 铜会引起贫血，毛发异常，骨和动脉异常，以至脑障碍[14, 15]。但如过剩，会引 起肝硬化、腹泻、呕吐、运动障碍和知觉神经障碍[16-18]。 中国营养学会没有制定每日膳食中铜的需要量，但制定了每日铜的“安全和 适宜的摄入量”，半岁前婴儿每天需 0.5～0.7mg，半岁至 1 岁每天 0.7～1.0 mg， 1岁以上每天1.0～1.5 mg，4岁以上每天1.5～2.0 mg，7岁以上每天2.0～2.5 mg， 11 岁以上至青年、成年，均为每天 2.0～3.0 mg。这个摄入量与美国科学研究委 员会制定的“估计每日饮食中安全充足的铜摄取量”相当[19, 20]。铜在人体内含量 约 100～150mg，血清铜正常值 100～120μg/dl，是人体中含量位居第二的必需微 量元素。如摄入过量的铜，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐[21-23]。 对于低等生物和农作物而言，铜的毒性较大，当铜的摄入量达到 0.1mg/L 左 右时，可使大量鱼类致死，因此水产业用水一般要求铜的浓度需在 0.01 mg/L 以 万方数据