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纳米多孔吸附材料的制备、表征及蓝藻治理应用

作　者: 刘燕
导　师: 暴峰
学　校: 华中师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 多孔吸附材料马来酸酐/醋酸乙烯酯共聚微球聚苯乙烯改性蓝藻治理
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

多孔材料是人类在认识、利用和改造自然过程中所使用的最广泛的一类材料。从古老的天然土石的应用到现代最有希望的储气材料的开发,多孔材料的研究领域跨越了化学、物理、数学、材料、能源以及计算机等多个学科。水体富营养化,导致蓝藻生长泛滥,水域恶化,旅游景观被破坏。为治理蓝藻,虽然国家已投入了大量资金,使用过物理、化学、生物等方法进行治理或抑制蓝藻生长,但从应用的效果看,这些方法虽有一定的作用,但不能彻底解决蓝藻问题。本论文选用马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚微球作为模板制备聚苯乙烯多孔吸附材料,并对聚苯乙烯多孔吸附材料做两点改性:(1)采用溶胶-凝胶法包覆纳米二氧化钛,将多孔材料作表面改性;(2)合成对羟基苯乙烯部分取代苯乙烯制备聚苯乙烯-对羟基苯乙烯纳米多孔材料;最后将三种纳米多孔吸附材料用于蓝藻治理,抑制蓝藻生长。研究结果表明:当采用马来酸酐与醋酸乙烯酯作为单体,过氧化苯甲酰作为引发剂,乙酸丁酯作为溶剂通过分散聚合法制备聚马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚微球时,可以通过控制两种单体的浓度和投料比来准确控制共聚微球的粒径,当单体的物质的量浓度在0.4mol/L-2.0 mol/L范围内变化,即两种单体的总浓度(质量浓度)在该分散聚合体系中在8%-40%范围内变化时,可以得到单分散小球,且得到的小球粒径大小为177-750nm;当两种单体的投料比为1时,聚合物PMV的产率最大。选用马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚微球为模板,苯乙烯为单体,BPO为引发剂,二乙烯基苯为交联剂,用模板法可以制备出了聚苯乙烯纳米多孔吸附材料,且孔的连通性好。将三种纳米多孔吸附材料用于蓝藻治理,通过实验证明它们对蓝藻具有较好的吸附效果,且改性后取得更好的吸附效果。最后结合吸附结果及理论知识初步探索了三种纳米多孔吸附材料的吸附机理。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-24
  1.1 引言  10
  1.2 多孔材料的分类  10-12
    1.2.1 微孔材料  11
    1.2.2 介孔材料  11-12
    1.2.3 大孔材料  12
  1.3 多孔材料的合成方法  12-15
    1.3.1 高温灼烧法  13
    1.3.2 化学反应法  13-14
    1.3.3 溶剂萃取法  14
    1.3.4 超临界流体快速降压法  14-15
  1.4 蓝藻概述与蓝藻水华  15-16
    1.4.1 蓝藻概述  15
    1.4.2 蓝藻水华的起因  15-16
    1.4.3 蓝藻水华的危害  16
  1.5 蓝藻水华的治理及存在的问题  16-18
    1.5.1 蓝藻水华的治理方法  16-18
    1.5.2 蓝藻水华治理存在的问题  18
  1.6 本论文的研究背景及内容  18-19
    1.6.1 本论文的研究背景  18
    1.6.2 本论文的主要研究内容  18-19
  1.7 本论文研究创新点  19-20
  参考文献  20-24
第二章马来酸酐/醋酸乙烯酯共聚微球模板的制备及表征  24-34
  2.1 引言  24
  2.2 实验部分  24-26
    2.2.1 实验原料及仪器设备  24-25
    2.2.2 试剂的处理  25
    2.2.3 马来酸酐/醋酸乙烯酯共聚微球(PMV)的制备  25-26
    2.2.4 马来酸酐/醋酸乙烯酯共聚微球(PMV)的表征  26
  2.3 结果与讨论  26-32
    2.3.1 反应单体浓度对PMV的影响  26
    2.3.2 反应单体投料比对PMV的影响  26-28
    2.3.3 PMV的红外研究  28-29
    2.3.4 PMV的~1H-NMR分析  29-30
    2.3.5 PMV的SEM分析  30-31
    2.3.6 PMV的GPC分析  31
    2.3.7 PMV的DSC-TGA分析  31-32
  2.4 小结  32-33
  参考文献  33-34
第三章纳米多孔吸附材料的制备、改性及表征  34-51
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-39
    3.2.1 实验原料、试剂及实验仪器  35-36
    3.2.2 试剂的处理  36
    3.2.3 纳米多孔吸附材料的制备  36
    3.2.4 聚苯乙烯(PS)纳米多孔吸附材料的改性  36-39
    3.2.5 表征方法  39
  3.3 结果与讨论  39-48
    3.3.1 反应容器对聚合产物形状的影响  39-40
    3.3.2 PS多孔吸附材料的红外分析  40-41
    3.3.3 模板PMV与单体st的质量比对PS多孔吸附材料孔表面的影响  41-42
    3.3.4 交联剂DVB与单体st的质量比对PS多孔吸附材料的影响  42-43
    3.3.5 聚苯乙烯纳米多孔吸附材料包覆纳米二氧化钛的XRD研究  43-44
    3.3.6 对羟基苯乙烯与苯乙烯的质量比对PS-P4VP多孔吸附材料孔表面的影响  44-45
    3.3.7 三种纳米多孔吸附材料的TGA分析  45-46
    3.3.8 三种纳米多孔吸附材料的DSC分析  46-47
    3.3.9 三种纳米多孔吸附材料的合成机理  47-48
  3.4 小结  48-49
  参考文献  49-51
第四章纳米多孔吸附材料对蓝藻治理应用及吸附机理初探  51-64
  4.1 引言  51-52
  4.2 实验部分  52-53
    4.2.1 实验样品  52
    4.2.2 表征方法  52
    4.2.3 实验方法  52-53
  4.3 结果与讨论  53-62
    4.3.1 吸附时间对蓝藻外观的的影响  53-56
    4.3.2 吸附时间对蓝藻叶绿素a去除率的影响  56-58
    4.3.3 吸附时间对蓝藻藻数去除率的影响  58-59
    4.3.4 三种纳米多孔吸附材料对蓝藻水样浊度的影响  59-60
    4.3.5 三种纳米多孔吸附材料对蓝藻吸附机理研究  60-62
  4.4 小结  62-63
  参考文献  63-64
第五章总结与展望  64-66
  5.1 总结  64-65
  5.2 展望  65-66
在校期间发表的论文、科研成果等  66-67
致谢  67

纳米多孔吸附材料的制备、表征及蓝藻治理应用

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