環(huán)境聚合材料演講課件

環(huán)境聚合材料演講課件第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日1研究背景2實驗過程及分析3結語第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日1.研究背景廣泛的采礦和工業(yè)活動釋放重金屬離子進入環(huán)境，并在生物體和食物鏈中積累。而鉻就是其中的一種，鉻是一種主要的重金屬污染物，通常發(fā)生在工業(yè)廢水中，它被用于一系列的產品和應用。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日來源皮革鞣制鉻鍍電木材保存合金制造染料油漆第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日水生環(huán)境中鉻的存在形態(tài)：Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)兩者的區(qū)別：Cr(Ⅲ)：既沒有毒性性，也是不是致癌物；Cr(Ⅵ)：在環(huán)境中不僅是劇毒物質，還具有遷移性。Cr(VI)是一種有效的誘變劑和致癌物，會影響皮膚，使身體的一系列疾病，肺、肝、腎和胃。限量值：飲用水≤0.05mg/L，地表水≤0.1mg/L，第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日常規(guī)水處理鉻的去除工藝1）化學沉淀法2）離子交換法3）電化學沉積法4）氣浮法本次實驗研究選用吸附法，目前吸附法已被確定為一種理想的去除技術，其高效、經濟、可行和環(huán)保第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日用活性炭作吸附劑吸附去除水溶液中的Cr(Ⅵ)是應用最廣泛，但是其價格較貴，選擇性較差；從工業(yè)或農業(yè)廢棄物中獲得吸附劑，其對Cr(Ⅵ)吸附性能較差，且不容易再生利用。目前聚合物引起廣泛注意，因為具有電引力，電化學性，良好的穩(wěn)定性，無毒，易于生產，成本低等優(yōu)勢。PPy（聚吡咯）具有多孔結構、形態(tài)可調、獨特的氧化還原、不溶性、離子交換使Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)等性質。PPy在水中的分散性并不好，因為在較強的π-π*作用下易于形成不規(guī)則的團塊，而為了防止結塊和增大比表面積，所以研究對其改性處理。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.實驗過程及分析2.1實驗材料1)吡咯單體(Py)，真空蒸餾2)無水氯化鐵（Ⅲ）（FeCl3）3)

2,5-二氨基苯磺酸(DABSA)4)鹽酸5)氫氧化鈉6)重鉻酸鉀7)

1,5-二苯基卡巴肼第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.2PPy/DABSA的合成PPy/DABSA復合材料是由以FeCl3為氧化劑在Py和DABSA的原位化學氧化聚合。實驗步驟：1)稱取0.3gDABSA，溶解于120mL去離子水中；2)加入0.6mLPy，室溫攪拌；3)加入6.6g三氯化鐵，攪拌15min;4)靜置一夜5)過濾得到聚合物材料，用去離子水和丙酮清洗6)將聚吡咯材料于60攝氏度進行干燥，直至得到1g材料第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.2PPy/DABSA復合材料吸附Cr（VI）特性研究Fig.1(A)ATR-FTIRspectraof(a)PPy,(b)PPy/DABSAcompositeand(c)PPy/DABSAcompositeafterCr(VI)adsorption,C=CC-NC-HC-HC-NS=OC-S紅外光譜分析研究聚吡咯、PPy/DABSA復合材料吸附Cr(VI)前后的化學成分。第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日Fig.1(B)XPSsurveyspectraofPPy/DABSAcompositebeforeandafterCr(VI)adsorptionXPS研究PPy/DABSA復合材料吸附Cr(VI)前后的元素組成。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日FE-SEM研究聚吡咯和PPy/DABSA的表面形態(tài)。Fig.2FE-SEMimagesof(A)PPyhomopolymerand(B)PPy/DABSAcomposite第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日EDX研究聚吡咯、PPy/DABSA復合材料吸附Cr(VI)前后的元素組成。Fig.3.(A)EDXspectraof(a)PPy,(b)PPy/DABSAcompositeand(c)PPy/DABSAcompositeafterCr(VI)adsorption第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日XRD對聚吡咯、PPy/DABSA的研究Fig.3.(B)XRDpatternsfor(a)PPyand(b)PPy/DABSAcomposite第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日TGA對聚吡咯、PPy/DABSA的研究Fig.3.(C)XRDpatternsfor(a)PPyand(b)PPy/DABSAcomposite第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.2pH值對PPy/DABSA復合材料吸附Cr（VI）的影響Fig.4.(A)EffectofpHonCr(VI)adsorptionby(a)PPyhomopolymerand(b)PPy/DABSA溶液pH影響吸附劑的表面電荷和金屬離子形態(tài)。第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日Fig.4.(C)PlottodeterminethepHPZCforPPy/DABSAcomposite.Zata電位圖第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日PossiblemechanismforCr(VI)removalbyPPy/DABSAcomposite.pH=2時PPy/DABSA復合材料吸附Cr(VI)反應機理第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.3吸附劑量的影響58%100%C(Cr)=100mg/LEffectofadsorbentdoseonCr(VI)adsorptionbyPPy/DABSAcomposite.第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.3吸附等溫線吸附等溫線對于實驗設計和有效運行中研究吸附劑和吸附物之間的影響必不可少。Fig.5.(A)AdsorptionequilibriumisothermsforCr(VI)removalbythePPy/DABSAcompositeandfitofdatatonon-linearLangmuirandFreundlichisothermmodels;(B)FitofdatatolinearizedLangmuirisothermmodel.第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日等溫線是根據(jù)兩個常見等溫線模型獲得的，即朗繆爾吸附等溫模型和弗羅因德利希吸附等溫模型。非線性和線性方程依次為：式中：qm(mg/g)—朗繆爾模型的最大吸附量；b(L/mg)—朗格繆爾常數(shù)；KF(mg/g)—弗羅因德利希吸附常數(shù)第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.4熱力學研究熱力學參數(shù)與吸附過程相關，熵變，焓變，自由能變通過等溫數(shù)據(jù)進行計算。方程為：式中：R(J/mol/K)—氣體常數(shù)；m(g/L)—吸附劑的量；Kc(mg/g)—平衡常數(shù)；PlottoobtainthermodynamicparametersforCr(VI)adsorptionbythePPy/DABSAcomposite第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日PlottoobtainthermodynamicparametersforCr(VI)adsorptionbythePPy/DABSAcomposite第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.5吸附動力學在實際的工業(yè)廢水處理中吸附劑應具有高效的吸附能力，并表現(xiàn)出快速的吸附動力學才認為是切實可行的。Fig.6.(A)EffectofcontacttimeonCr(VI)removalbythePPy/DABSAcompositefordifferentinitialconcentrationsandfitofdatatopseudo-first-orderandpseudo-secondorderkineticmodels,(B)Fitofdatatolinearizedpseudo-second-orderkineticmodel.第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日擬一級動力學方程和擬二級動力學方程。非線性和線性方程依次為：式中：qe(mg/g)—吸附平衡時的吸附量；第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日2.6離子共存的影響含有工業(yè)廢水也同樣含有大量的其他金屬離子，可以與Cr(VI)產生吸附位點競爭關系，并降低Cr(VI)去除率。比如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cl-、NO3-、SO42-。Fig.7