β-环糊精及其衍生物聚合物的合成及其对水中有机物的吸附研究

来源 :湖南理工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzluzd2009
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工业废水进入自然水系统将对人体和水生生物造成巨大的危害。水中有机物因其具有诱变、致癌、遗传等特性而受到越来越多的关注。通常,高浓度工业废水排放前通过活性污泥法、微生物降解法、臭氧氧化法和光降解法等方法处理,但上述方法在处理低浓度有机污染物时普遍较为复杂,存在成本高、操作难度大、处理不彻底、易造成二次污染等缺陷。而对于废水和饮用水的有低浓度有机物的去除,要求能够快速、高效的处理。与上述方法相比,吸附法在处理低浓度废水时具有处理成本低、去除效率高、操作便捷等优点。本文采用β-环糊精及其衍生物作为主体,四氟对苯二腈作为交联剂,合成水不溶性的环糊精聚合物。针对化工合成中的双酚类、硝基苯类以及萘类有机物的特点,结合工业废水的实际浓度,以自配水样进行研究。通过合成的环糊精聚合物对有机污染物进行吸附,并对吸附的平衡时间、吸附温度、污染物初始浓度、吸附剂用量以及材料的循环使用次数进行试验,筛选出最佳的吸附条件。主要研究工作和结果如下:1. 完成了环糊精聚合物对水中双酚类化合物的吸附研究。在吸附过程中,BPA可以在10分钟达到吸附平衡,BPS和BPF可以在30分钟达到吸附平衡,吸附速率较快。温度对吸附效果影响较小,但体主要现为高温有利于吸附(BPA为低温有利于吸附)。β-环糊精对BPA、BPS和BPF最大吸附量可以分别达到32.46、35.93、34.23 mg·g-1;羟乙基-β-环糊精对BPA、BPS和BPF的最大吸附量可以分别达到20.03、24.46、27.66 mg·g-1;羟丙基-β-环糊精对BPA、BPS和BPF的最大吸附量可以分别达到28.61、39.09、33.12 mg·g-1;甲基化-β-环糊精对BPA、BPS和BPF的最大吸附量可以分别达到27.79、32.29、32.60 mg·g-1;吸附动力学符合伪二阶动力学方程,吸附等温线模型符合Freundlich模型,并且材料的使用性能都可以重复五次以上。2. 完成了环糊精聚合物对水中硝基苯类化合物的吸附研究。吸附速度较快,均能在30 min内达到吸附平衡。温度对β-CDP、HE-β-CDP、HP-β-CDP以及Me-β-CDP均能对水中的硝基苯类化合物的吸附影响不大,证明材料可以在较宽的温度范围内使用。β-CDP对硝基苯、1,2-二硝基苯、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚、2-硝基苯胺及4-硝基苯胺污染物的最大吸附量可以分别达到27.44、19.56、17.96、25.29、22.43和22.64 mg·g-1;HE-β-CDP对硝基苯、1,2-二硝基苯、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚、2-硝基苯胺及4-硝基苯胺污染物的最大吸附量可以分别达到22.06、12.91、13.92、20.56、15.55及15.48 mg·g-1;HP-β-CDP对硝基苯、1,2-二硝基苯、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚、2-硝基苯胺及4-硝基苯胺污染物的最大吸附量可以分别达到22.64、19.23、17.91、25.28、21.66和21.42 mg·g-1;Me-β-CDP对硝基苯、1,2-二硝基苯、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚、2-硝基苯胺及4-硝基苯胺污染物的最大吸附量可以分别达到23.54、17.72、16.26、25.14、20.05和21.64mg·g-1;吸附动力学符合伪二阶动力学模型方程。吸附等温线符合Langmuir吸附等温线模型,证明了材料是多层吸附。并且材料的使用性能都可以重复五次以上。3. 完成了环糊精聚合物对水中萘类化合物的吸附研究。除HE-β-CDP吸附2-萘酚实验需在120 min达到平衡外,均可在60 min之内达到吸附平衡。β-CDP对1-萘胺、2-萘胺、1-萘酚以及2-萘酚污染物的最大吸附量可以分别达到32.46、39.09、32.60、33.07 mg·g-1;HE-β-CDP对1-萘胺、2-萘胺、1-萘酚以及2-萘酚污染物的最大吸附量可以分别达到20.03、24.46、27.67、26.05 mg·g-1;HP-β-CDP对硝基苯、1-萘胺、2-萘胺、1-萘酚以及2-萘酚污染物的最大吸附量可以分别达到27.74、32.29、33.13、34.38 mg·g-1;Me-β-CDP对1-萘胺、2-萘胺、1-萘酚以及2-萘酚污染物的最大吸附量可以分别达到28.61、35.94、34.24、35.92 mg·g-1;吸附动力学符合伪二阶动力学方程,吸附等温线符合Freundlich模型,并且材料的使用性能都可以重复五次以上。
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