用于污水处理的静电纺丝纳米纤维的构筑及研究

【摘要】：本论文以静电纺丝技术为依托，结合一系列方法制备了多种静电纺丝纳米纤维，希望通过在纳米纤维中引入功能性基团或无机物质，而使纤维可以移除污水中的重金属离子；同时，我们也制备了二元金属氧化物纳米纤维并对其晶型和结构进行调控，得到具有高光催化活性的光催化剂。本论文主要包括以下三个部分：（1）为了得到对重金属离子具有高选择性、高吸附容量的纳米纤维，我们在纳米纤维中引入了含硫基团，制备得到了两种富含硫基团的螯合纳米纤维。另外，我们在对纳米纤维进行硫化反应之前，先对其进行了交联反应，提高了纳米纤维的机械性质，使纳米纤维之间互相搭接形成的膜结构可耐水的冲刷，增加其环境稳定性。最后我们研究了螯合纳米纤维对重金属离子的吸附性能，并对其吸附动力学进行了模拟，探讨了其吸附机理。（2）我们采用掺杂和吸附配位的方法，制备了两种含锰高分子复合纳米纤维，研究了其在草酸存在条件下，对重铬酸钾溶液中Cr(VI)的移除作用。同时研究了不同条件下，复合纳米纤维移除Cr(VI)的效果，并对其移除Cr(VI)的机理进行了探讨。（3）我们结合静电纺丝、溶胶-凝胶和高温煅烧技术制备了两种钙钛矿型二元金属氧化物纳米纤维，调控煅烧温度得到具有一定晶型结构的纳米纤维，并分别研究它们在模拟太阳光和可见光照射条件下光催化降解有机染料的性能。 【关键词】：静电纺丝纳米纤维 吸附 Cr(VI)还原 光催化活性 钙钛矿
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 内容提要4-5
• 中文摘要5-8
• ABSTRACT8-17
• 第一章 绪论17-55
• 第一节 静电纺丝纳米纤维概述18-30
• 1.1.1 静电纺丝纳米纤维的概念18-19
• 1.1.2 静电纺丝纳米纤维形成的基本过程19-24
• 1.1.2.1 基本装置19-21
• 1.1.2.2 理论基础21-22
• 1.1.2.3 影响静电纺丝过程的参数22-24
• 1.1.3 静电纺丝纳米纤维的应用24-30
• 1.1.3.1 生物医药24-25
• 1.1.3.2 电子和光学纳米器件25-27
• 1.1.3.3 化学生物传感器27-28
• 1.1.3.4 能量领域28-30
• 1.1.3.5 环境领域30
• 第二节 静电纺丝纳米纤维在污水处理方面的应用30-40
• 1.2.1 吸附31-34
• 1.2.1.1 有机纳米纤维吸附剂31-32
• 1.2.1.2 无机纳米纤维吸附剂32-33
• 1.2.1.3 有机-无机复合纳米纤维吸附剂33-34
• 1.2.2 光催化34-38
• 1.2.3 金属离子检测38-40
• 1.2.4 油水分离40
• 第三节 本论文的选题与设计思路40-42
• 参考文献42-55
• 第二章 含硫基团螯合纳米纤维的制备及其对水中银、金离子的吸附研究55-85
• 第一节 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维的制备及其对水中银离子的吸附研究56-63
• 2.1.1 实验部分56-58
• 2.1.1.1 实验试剂56
• 2.1.1.2 实验仪器56
• 2.1.1.3 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维膜的制备56-57
• 2.1.1.4 吸附测试57-58
• 2.1.2 结果与讨论58-63
• 2.1.2.1 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维膜的吸附选择性58-59
• 2.1.2.2 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维膜的表征59-61
• 2.1.2.3 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维膜吸附 Ag(I)离子性能的研究61-62
• 2.1.2.4 酰基硫代乙酰胺基螯合纳米纤维膜吸附 Ag(I)离子的机理62-63
• 第二节 硫代酰胺基螯合纳米纤维的制备及其对水中金离子的吸附研究63-78
• 2.2.1 实验部分63-66
• 2.2.1.1 实验试剂63
• 2.2.1.2 实验仪器63-64
• 2.2.1.3 硫代酰胺基螯合纳米纤维膜的制备64-65
• 2.2.1.4 吸附测试65-66
• 2.2.2 结果与讨论66-78
• 2.2.2.1 硫代酰胺基螯合纳米纤维膜的吸附选择性66-67
• 2.2.2.2 pH 值对硫代酰胺基螯合纳米纤维膜吸附能力的影响67-68
• 2.2.2.3 硫代酰胺基螯合纳米纤维膜的表征68-71
• 2.2.2.4 硫代酰胺基螯合纳米纤维膜吸附 Au(Ш)离子性能的研究71-75
• 2.2.2.5 硫代酰胺基螯合纳米纤维膜吸附 Au(Ш)离子的机理75-78
• 第三节 本章小结78-79
• 参考文献79-85
• 第三章 含锰高分子复合纳米纤维的制备及其对水中六价铬的催化还原研究85-111
• 第一节 聚丙烯腈/醋酸锰复合纳米纤维的制备及其对水中六价铬的催化还原研究86-98
• 3.1.1 实验部分86-88
• 3.1.1.1 实验试剂86
• 3.1.1.2 实验仪器86-87
• 3.1.1.3 PAN/Mn(CH_3COO)_2复合纳米纤维膜的制备87
• 3.1.1.4 Cr(VI)的还原测试87-88
• 3.1.2 结果与讨论88-98
• 3.1.2.1 PAN/Mn(CH_3COO)_2复合纳米纤维膜的表征88-90
• 3.1.2.2 PAN/Mn(CH_3COO)_2复合纳米纤维膜的催化性能90-98
• 第二节 丙烯酸-丙烯腈共聚物-聚 4-乙烯基吡啶/锰复合纳米纤维的制备及其对水中六价铬的催化还原研究98-106
• 3.2.1 实验部分98-100
• 3.2.1.1 实验试剂98
• 3.2.1.2 实验仪器98-99
• 3.2.1.3 PANCAA-P4VP-Mn 复合纳米纤维膜的制备99-100
• 3.2.1.4 Cr(VI)的移除测试100
• 3.2.2 结果与讨论100-106
• 3.2.2.1 PANCAA-P4VP-Mn 复合纳米纤维膜的表征100-102
• 3.2.2.2 PANCAA-P4VP-Mn 复合纳米纤维膜对 Cr(VI)的移除性能102-106
• 第三节 本章小结106-107
• 参考文献107-111
• 第四章 钙钛矿型氧化物纳米纤维的制备及其对水中甲基紫、甲基橙的光催化降解研究111-135
• 第一节 钛酸锌纳米纤维的制备及其对水中甲基紫的光催化降解研究112-120
• 4.1.1 实验部分112-115
• 4.1.1.1 实验试剂112
• 4.1.1.2 实验仪器112-113
• 4.1.1.3 ZnTiO_3纳米纤维的制备113-114
• 4.1.1.4 ZnTiO_3纳米纤维模拟太阳光光催化活性的测试114-115
• 4.1.2 结果与讨论115-120
• 4.1.2.1 ZnTiO_3纳米纤维的表征115-118
• 4.1.2.2 ZnTiO_3纳米纤维模拟太阳光光催化降解甲基紫的性能118-120
• 第二节 钛酸铋纳米纤维的制备及其对水中甲基橙的光催化降解研究120-128
• 4.2.1 实验部分121-122
• 4.2.1.1 实验试剂121
• 4.2.1.2 实验仪器121
• 4.2.1.3 BiTiO 纳米纤维的制备121-122
• 4.2.1.4 BiTiO 纳米纤维可见光光催化活性的测试122
• 4.2.2 结果与讨论122-128
• 4.2.2.1 BiTiO 纳米纤维的表征122-125
• 4.2.2.2 BiTiO 纳米纤维的光学性质和可见光光催化降解甲基橙的性能125-128
• 第三节 本章小结128
• 参考文献128-135
• 第五章 结论135-137
• 作者简历137-141
• 致谢141

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