硅胶杂化材料的制备及其吸附性能研究

《硅胶杂化材料的制备及其吸附性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201212232635密级硕士学位论文硅胶杂化材料的制备及其吸附性能研究作者姓名：许姣姣导师姓名：范忠雷副教授学科门类：工学专业名称：化学工程培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年5月AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonthePreparationandAdsorptionPerformanceofSilicaHybridMaterialByJiaojiaoXuSupervisor:A.P.Z

2、hongleiFanChemicalEngineeringSchoolofChemicalEngineeringandEnergyMay2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：H日期：20】5年6月8日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑

3、州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者；$H日期：2015年6月8日摘要摘要本文选用对金属离子有选择络合作用的，常用作汞离子掩蔽剂的硫脲（TU）作为有机修饰物，无机硅胶（SiO

4、2）为载体，通过硅烷偶联剂固定法，将有机硫脲固载于无机硅胶表面，合成了无机硅胶杂化材料硫脲基硅胶（TU/SiO2）。首先利用氯丙基偶联剂对无机硅胶表面进行偶联反应，生成氯丙基硅胶（CP-SiO2），然后硫脲与氯丙基硅胶发生氯取代反应生成硫脲基硅胶。考察了合成条件对硫脲基硅胶制备反应的影响，最终确定合成条件为：以表面氯基含量为1.68mmol/g的CP-SiO2为基准，mCP-SiO2/g=5，mTU/g=2，mKI/g=0.6，VCH3CH2OH/mL=50，温度为348K，反应时间为24h。最终合成的产物硫脲基硅胶对汞离子有优良的

5、吸附容量及吸附选择性。2+采用静态法研究TU/SiO2材料对Hg的静态吸附性能。考察了各静态吸附条件对吸附性能的影响，随着溶液的pH值增大，温度的升高及金属离子浓度的2+增大，TU/SiO2材料对Hg的吸附容量增大。用吸附模型对等温吸附过程进行拟2+合，结果表明TU/SiO2材料对Hg的吸附平衡符合Langmuir模型，即吸附过程为单分子层吸附过程；由Freundlich等温方程线性拟合得出的1/n介于0.1-0.5，2+00表明TU/SiO2材料吸附Hg的是比较容易进行的。热力学数据ΔH>0，ΔS>0，0ΔG＜0，说明该吸附过程是

6、一个自发进行的吸热、固液界面趋于无序的过程，00而

7、ΔH

8、＜

9、TΔS

10、，表明该吸附过程主要由熵变控制。对静态吸附过程进行动力学2+模型拟合，结果表明可以用准二级动力学模型描述TU/SiO2对Hg的吸附过程。2+采用动态法研究TU/SiO2材料对Hg的动态吸附性能。对单组分动态吸附2+的研究结果表明，增大进液流量、Hg的浓度，都会减少穿透时间及耗竭时间，而降低进液流量、增大金属离子浓度有利于提高材料的饱和吸附容量。对汞锌2+2+2+双组分的研究结果表明，TU/SiO2材料对Hg有明显吸附选择性，Hg、Zn在2+吸附材料表面会同时发生竞

11、争吸附和置换吸附，材料对Zn的穿透时间及耗竭2+2+时间明显小于对Hg的结果。对比单一汞组分与汞锌双组分动态吸附效果，Zn2+的存在对TU/SiO2材料吸附Hg的行为影响不显著。通过用Thomas模型、Yan2+模型对实验结果模拟分析，发现这两种模型都可以用来描述TU/SiO2材料对Hg的动态吸附过程。关键词：硅胶硫脲汞离子吸附选择性静态吸附动态吸附IAbstractAbstractThethiourea/silicahybridmaterial（TU/SiO2）waspreparedbychoosingthiourea(TU)as

12、theorganicmodifier,inorganicsilicagelasinorganiccarrierthroughchemicalgraftingreactioninthisthesis.Firstly,thesurface