38120字硕士课程论文吸附材料的制备及其对重金属离子和染料的吸附特性分析
论文类型：硕士课程论文
论文字数：38120字
论点：油页岩,重金属,染料
论文概述：
由于油页岩灰渣中含有大量的硅、铝元素故可以此作为原料制备 Na-A 沸石分子筛，并以此作为吸附剂来去除水溶液中的重金属离子以及有机染料；也可以油页岩灰渣作为铝源来制备氧化铝的气凝
论文正文：
第一章引言
1.1重金属和有机染料的危害及处理方法
1.1.1重金属污染的危害
重金属来源广泛。图1.1介绍了重金属污染的几种来源，包括冶炼工艺[2号、燃料燃烧产生的废气[3号、泄漏污染、污水排放、垃圾处理、土地系统地表径流、污水灌溉和垃圾沥滤造成的金属积累。另一方面，受污染的水体通过许多方式造成陆地生态系统中的金属污染，例如灌溉、疏浚作业和生物移动。虽然铜、钴、锌等元素是人体和其他生物必需的微量元素，但这些元素在人体和农产品生长过程中的适宜阈值范围非常窄。通常，元素缺乏发生在低于最小阈值时，从而影响身体的一些生理功能。然而，如果它大于最高阈值，它将对生物体产生一些毒性作用。近年来，重金属引起的化学污染和环境问题受到广泛关注。重金属很容易通过食物链的生物放大效应在生物体中积累
第2章实验部分。它们的毒性因不同形式而异，生物降解不能消除重金属。重金属对水和环境的污染也对农产品的健康生产构成威胁。由于植物遗传特性和生长特性的差异，不同作物对重金属离子的吸收和富集也有显著差异。植物对重金属的吸收以及土壤中重金属的含量、理化性质和赋存状态与植物种类、生长周期、大气环境质量、化肥、灌溉水等因素密切相关。然而，重金属元素在环境和生物体中的迁移和转化具有以下特征:
1。尽管排入水体的重金属离子浓度很低，但它们的毒性存在很长时间。此外，水体中的一些重金属离子可以与水中的微生物相互作用，这些微生物可以转化为毒性更强的金属有机化合物。例如，无机汞可以通过与水体中的微生物相互作用转化为毒性很强的有机汞。
2。即使水体中只有微量重金属离子，也会引发有毒反应。正常情况下，大多数金属离子引起毒性反应的浓度范围为1.0-10摩尔/升，而一些毒性较强的金属离子引起毒性反应的浓度范围相对较低，如汞、镉等的毒性范围。0.001-0.1摩尔/升，日本曾发生轰动性的水俣病(即由汞污染引起的中毒)和骨痛病(即由镉污染引起的中毒)，主要是因为当地居民长期饮用和食用受汞和镉污染的食物。近年来，我国部分地区也出现了因长期食用受重金属污染的食品而引发的疾病。
3。生物体富集和浓缩重金属离子，然后通过食物链进入人体，从而危及人体健康。生物体可以从环境中吸收重金属离子，并将其积累在自己的身体或某些器官中，其积累倍数可能高达数千或数万倍。水体中的许多动植物甚至陆地上的农作物也会产生这种效果，然后它们会作为食物进入人体进行积累，而这种积累在一定程度上会对人体产生毒性作用，从而严重危害人体健康。水生生物通常有大量的重金属积累倍数，这种生物积累特征也是重金属污染的一个突出特征。
4。在目前的研究水平上，没有降解重金属离子的方法，只能通过改变它们的价态或化合物的形式。水中的羟基-、SO42-、C1-、NH4-、腐殖酸和一些有机酸可以与重金属反应生成螯合物或络合物，从而增加水中重金属离子的浓度，并可能以沉淀的形式释放和转移重金属。鉴于上述重金属离子污染及其有害特性，人们已经认识到，为了有效降低重金属对人体健康的危害，有必要避免或尽量减少有毒重金属进入食物链的机会。同时，应严格控制含重金属废水的排放，并采取有效的控制措施，确保食品和饮用水的安全及环境清洁。
1.1.2有机染料污染的危害
中国早在2000年前就使用天然染料进行染色。然而，在合成染料出现之前，由于天然染料资源有限，价格昂贵，直到1856年，英国化学家福利金(W.H.Perkin)合成了马尾紫染料，马歇斯成功实现了偶氮染料的商业化，因此合成染料发展迅速。到目前为止，有机合成染料有1000多种，世界上染料的总量正在日益增加。合成染料的总消费量已达到每年130万吨。根据染料的化学结构特征，染料可分为偶氮染料、蒽醌染料、芳基甲烷染料、靛蓝染料和硝基染料，其中偶氮染料和蒽醌染料是两个重要的体系。染料工业的发展给人类带来了丰富多彩的生活和美丽的世界，但合成染料的毒性效应及其对[生态环境的威胁也令人震惊。1895年，在长期从事洋红色生产的工人中发现膀胱癌，这表明染料对人体健康的毒性。迄今为止，全球每年有超过60万吨染料释放到环境中，其中80%以上是偶氮染料，这些合成染料本身具有毒性，可能诱发癌症[6，7]，诱发机体突变，还会引起人或动物的皮肤和呼吸器官过敏等。偶氮染料的致癌性早已得到证实，但其致突变性和致癌机理仍在研究中。结果表明，致癌染料主要是联苯胺和萘胺衍生的偶氮染料。
[4]
2.1油页岩和油页岩灰的来源
2.1.1实验过程中使用的原料
油页岩和油页岩灰来自黑龙江省大庆市。油页岩样品是具有灰棕色外观的大块固体，大块尺寸在5厘米到30厘米之间。以无机氯化铝盐溶液为原料，加入一定量的乙醇溶剂中搅拌溶解，然后加入一定量的凝胶网络诱导剂环氧丙烷，得到透明稳定的氧化铝溶胶，然后对凝胶进行多次溶剂置换，去除反应过程中产生的未反应物质和副产物，最后将得到的凝胶产物在一定温度下干燥，得到块状氧化铝气凝胶。由无机铝盐制备的氧化铝气凝胶具有原料便宜的优点，但其性能仍有待提高。这种方法是未来的发展趋势。原子吸收光谱是指原子吸收光谱。基本原理是每个元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，还可以吸收发射波长相同的特征谱线。当光源发出的某一特征波长的光穿过原子蒸气时，即入射光的频率等于原子中价电子从基态跃迁到高能态(通常是第一激发态)所需的能量频率，原子中的外电子将选择性地吸收同一元素发出的特征谱线，从而减弱入射光。
第三章油页岩灰合成钠沸石吸附材料.......33
3.1导言.......33
3.2实验原理.......34
3.3油页岩及油页岩灰渣特性分析........35
3.3.1油页岩的矿物组成.......35
3.3.2油页岩和油页岩灰的化学成分........35
3.3.3油页岩灰的灰熔点....36
3.4钠沸石制备....37
3.5实验结果和讨论.......38[/br/ ]3.5.1油页岩灰和制备的沸石产品...38
3.5.2不同条件下沸石的制备...39
3.5.3油页岩灰和制备沸石的微观结构...39
3.5.4油页岩灰和沸石的吸附和解吸曲线...41
3.6本章概述...44
结论
油页岩作为石油的补充资源越来越受到重视。随着油页岩工业的快速发展，油页岩资源的综合有效利用已成为油页岩工业可持续发展的关键。油页岩在炼油和发电过程中产生固体废物油页岩灰。油页岩灰渣中无机化合物Al2O3和二氧化硅含量超过60%，可作为制备沸石分子筛的原料或制备氧化铝气凝胶的新铝源。本文以大庆油页岩灰渣为原料，根据灰渣的组成和特性，提出了钠沸石的合成方法。同时，还制备了表面改性的氧化铝气凝胶，并研究了这些吸附材料的吸附性能。这为油页岩灰渣的综合利用提供了新的途径，具有重要的理论意义和潜在的经济效益。本文还合成了磁性壳聚糖复合材料，并对其吸附性能进行了研究。
参考
[1] JEON C，HOLL W H .表面http://sblunwen.com/wljzcl/络合模型在胺化壳聚糖重金属吸附平衡中的应用[J]。湿法冶金，2004，71:421-428。
[2]谭东伟，何新杰，杜文芳。金属离子在离子吸附剂上的吸附行为[。化学技术与生物技术杂志，2001，76: 191-195。
[3]朱英，胡军，王军.黄原酸盐改性磁性壳聚糖对铅(ⅱ)、铜(ⅱ)和锌(ⅱ)的竞争吸附[[]。危险材料杂志，2012，221-222: 155-161。
[4]周L，王勇，刘Z，等.硫脲改性磁性壳聚糖微球吸附汞(ⅱ)、铜(ⅱ)和镍(ⅱ)离子的平衡特性、动力学研究[[]。危险材料杂志，2009，161: 995-1002。
[5]周L，刘Z，刘军，等.乙二胺改性磁性交联壳聚糖微球对水溶液中汞的吸附[[]。海水淡化，2010，258:41-47。
[6] DINU M V，DRAGAN E .使用新型壳聚糖/斜发沸石复合材料从水溶液中去除Cu2+、Co2+和Ni2+离子的评价:动力学和温度[J]。化学工程杂志，2010，160: 157-163。
[7] SWAYAMPAKULA K，BODDUB V M，NADAVAL S K，等.利用壳聚糖包覆珍珠岩珠作为生物吸附剂从二元和三元水溶液中竞争性吸附铜(ⅱ)，钴(ⅱ)和镍(ⅱ).哈佛材料杂志，2009，170: 680-689。
[8] TIRTOM V N，DINCER A，BECERIK S，等.环氧氯丙烷交联壳聚糖-粘土复合微珠在水溶液中对镍(ⅱ)和镉(ⅱ)离子的比较吸附[[]。化学工程杂志，2012，197: 379-386。
[9]富塔兰·碳姆，坎·碳姆，达里达·碳姆，等.用固定在膨润土上的壳聚糖吸附铜、铅和镍的比较和竞争.碳水化合物聚合物，2011，83: 528-536。
[10]刘世德，TOKURA S，HARUKI M，等.壳聚糖对非唤醒玻璃珠的表面改性及其对过渡金属离子的吸附性能[.碳水化合物聚合物，2002，49: 103-108。