cnts改性及其在水处理中的应用研究

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1、国内图书分类号：TU991.2国际图书分类号:628.1工学硕士学位论文CNTs改性及其在水处理中的应用研究硕士研究生：袁云芳导师：齐晶瑶教授副导师：李欣教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：市政工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU991.2U.D.C.:628.1DissertationfortheDegreeinEngineeringALIGNINGOFCNTSANDITSAPPLICATIONINWATERTREATMENTC

2、andidate：YuanYunfangSupervisor：Prof.QiJingyaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MunicipalEngineerAffiliation：School.ofMunici.&Envir.EngrgDateofDefence：July,2007Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要碳纳米管(

3、CNTs)由于其独特的物理、化学性能使其成为纳米研究领域的一个新热点，近年CNTs在水处理中的应用也逐渐成为环境领域研究的一个重点。本实验用超声振荡法对单壁CNTs(SWNTs)以及多壁CNTs(MWNTs)进行酸化改性(ASWNTs、AMWNTs)，通过共沉淀法对MWNTs进行磁化改性得磁化改性纳米碳管(Fe-MWNTs)。用XRD、TEM及磁滞回线对Fe-MWNTs进行表征，表明在MWNTs表面产生纳米级Fe3O4粒子，粒径在10～50nm，磁化赋予MWNTs一定的磁性。采用红外、拉曼以及紫外/可见光谱对SW

4、NTs和ASWNTs进行表征，发现酸化改性之后CNTs表面产生了酸性基团，管侧壁缺陷减少，改性改变了CNTs表面基团但其管径并未发生变化。2+以2,4-二氯酚和Cu为水中有机污染物和重金属的代表，进行了CNTs去除水中污染物的实验研究。结果表明：各种CNTs均在很短时间内达到饱和；吸附等温线能用Langnuir公式进行拟合。实验初期，单壁CNTs吸附饱和量大于多壁CNTs，酸化改性CNTs吸附性优于未改性CNTs，Fe-MWNTs效果最差，但在长程吸附之后，Fe-MWNTs达到第二次饱和，其吸附能力明显大于MWN

5、Ts。随温度升高，MWNTs吸附能力变差，但对2,4-二氯酚的去2+除随温度变化不明显，温度对CNTs去除Cu的影响较大。随MWNTs用量的增加，Q(吸附量)增大，但qe(单位质量CNTs的吸附量)却急剧降低。在对2,4-二氯酚的去除中，pH值4.0之前qe基本上没有变化，pH值在4.0～5.62+时，qe缓慢增加，5.6之后qe急剧减少；对Cu去除中，pH值在6.0之前时，随pH值升高，qe迅速增大，pH值在6.0之后变化不大。2+通过密度泛函理论计算，Cu吸附在SWNTs外表面属于较强的物理吸附，顶位吸附优于

6、中心位置吸附；2,4-二氯酚在SWNTs外表面平行吸附和垂直吸附都存在化学吸附，其中垂直吸附效果比平行吸附要好。2+关键词碳纳米管；水处理；2,4-二氯酚；Cu-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCNTs(Carbonnanotubes)havebeenoneofthehotspotsinthenanomaterialfieldbecauseoftheiruniquephysicalandchemicalproperties,inrecentyear,itsapplicationinwatertr

7、eatmentbecameanemphasisfortheinvestigationinenvironmentarea.Inthisexperiment,weemployultrasonicfortheacidictreatmentofsingle(SWNTs)andmultiwall(MWNTs)carbonnanotube.Anduseco-precipitationforthemagnetizationofmulti-wallcarbonnanotubes.ThecharacterizationofFe-M

8、WNTswaspracticedbyXRDandTEMandmagnetizationlooptest,foundthat,therewasnanoFe3O4particleloadedonthesurfaceofMWNTswithadiameterdistributedin10to50nm,andthemagnetizationhavemagnifiedthemagne