【摘 要】
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有机染料作为纺织、塑料、皮革、造纸和印刷等行业必不可少的染色原料,给人们的衣服和其他生活用品带来了五彩缤纷的颜色,并给企业带来了巨大经济效益。然而,工业生产中排放的大量有机染料废水却对水体造成了严重的污染。有机染料能够降低水体的透光率,影响水生植物的光合作用,还对水生动物具有严重的致癌、致突变和致畸的作用。此外,有机染料废水一旦进入饮用水系统,还能对人类健康造成严重的损害。因此,迫切需要展开去除水
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有机染料作为纺织、塑料、皮革、造纸和印刷等行业必不可少的染色原料,给人们的衣服和其他生活用品带来了五彩缤纷的颜色,并给企业带来了巨大经济效益。然而,工业生产中排放的大量有机染料废水却对水体造成了严重的污染。有机染料能够降低水体的透光率,影响水生植物的光合作用,还对水生动物具有严重的致癌、致突变和致畸的作用。此外,有机染料废水一旦进入饮用水系统,还能对人类健康造成严重的损害。因此,迫切需要展开去除水体中有机染料污染的研究。目前,金属有机框架(MOFs)材料由于其结构多样性和化学可修饰性等优点而被广泛认为是一种很有潜力的有机染料吸附材料,对解决水污染问题有着重要的科学研究价值。然而,单纯的MOFs材料对于有机染料的吸附能力有限,无法满足当前废水处理的需求。本论文以两种MOFs为主体材料,通过对MOFs进行不同方式的改性,合成了三种新颖的多孔复合材料,并系统研究了它们对有机染料的吸附性能,取得了如下创新性的研究成果:(1)利用绿色环保的水相合成法,使用聚丙烯酸(PAA)和沸石咪唑啉框架(ZIF-67)材料合成了新型的ZIF-67-PAA复合材料,它在吸附结晶紫(CV)上展现了优异的性能。与ZIF-67相比,ZIF-67-PAA对CV的最大吸附量高达1606 mg/g。其Zeta电位分析显示,PAA功能化后的ZIF-67其表面电势发生了明显变化,表面静电相互作用增强。实验结果表明其吸附过程是自发的,符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。因此,ZIF-67-PAA可以作为一种优异的CV吸附材料。(2)采用化学偶联的方法,利用三聚氯氰(CC)交联聚乙烯亚胺(PEI)包覆沸石咪唑啉框架材料ZIF-8,合成了一种新型ZIF-8@PEI-CC吸附剂。与ZIF-8相比,得到的复合材料表现出了优异的吸附性能,对甲基橙(MO)的最大吸附量可以达到815 mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。因此,ZIF-8@PEI-CC可以作为一种潜在的MO吸附材料。(3)为了提高吸附污染物后MOFs的回收效率,利用简单的改性策略成功制备了新型的核壳Fe3O4@ZIF-8-PSS复合材料。研究表明,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)的使用,明显地提高了磁性ZIF-8对阳离子染料孔雀石绿(MG)的吸附能力。吸附过程遵循准二级动力学模型。该复合材料可实现吸附剂的快速磁分离,因此磁性Fe3O4@ZIF-8-PSS可以作为一种优良的快捷分离吸附剂用于去除MG。
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