典型重金属离子在碳纳米管上的吸附与解吸附研究

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1、中图分类号：O69单位代号：10280密级：公开学号：12721860硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION题典型重金属离子在碳纳米管上的目吸附与解吸附研究作者马辛学科专业核技术及应用导师王海芳教授完成日期2015年4月上海大学硕士学位论文上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主任：委员：导师：答辩日期：II上海大学硕士学位论文原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别

2、加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：III上海大学硕士学位论文上海大学工学硕士学位论文典型重金属离子在碳纳米管上的吸附与解吸附研究姓名：马辛导师：王海芳教授学科专业：核

3、技术及应用上海大学环境与化学工程学院2015年04月IV上海大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinEngineeringAdsorptionandDesorptionofTypicalHeavyMetalIonsonCarbonNanotubesM．D．Candidate：XinMaSupervisor：Prof.HaifangWangMajor：NuclearScience&TechnologyScho

4、olofEnvironmentandChemistryEngineering,ShanghaiUniversity04,2015V上海大学硕士学位论文摘要碳纳米管因其独特的结构和优异的性能引起了人们极大的关注，在能源、电子行业、材料行业、生物医药和环境应用等领域有着广泛的应用。如作为性能优异的吸附剂，碳纳米管对许多污染物都能表现出很高的吸附能力，因此在水处理过程中有良好的应用前景。与此同时，由于其广泛的应用和巨大的潜力，碳纳米管的生物安全性也一直备受关注。近年来，碳纳米管和重金属离子的协同毒性作用引起了不少学

5、者的兴趣，一些研究表明碳纳米管会加剧重金属离子的毒性。可是，目前的研究主要集中在测量这种协同效应，对相关机制研究很少。要充分了解碳纳米管与金属离子协同作用的机制，第一步就是要研究在生物系统中金属离子在碳纳米管上的吸附和解吸附情况。本文用硝硫混酸氧化的方法制备O-MWCNTs，并系统研究了生物模拟液体2+2+系中典型重金属离子在O-MWCNTs上的吸附和解吸附情况。测定了Pb、Cu、2+2+Zn、Cd在O-MWCNTs上的动力学曲线和等温吸附曲线，四种金属离子共存2+2+时的竞争吸附情况。然后在生物模拟液中测定

6、了单独和竞争情况下Pb、Cu、2+2+Zn、Cd从O-MWCNTs上的解吸附的情况。2+2+2+2+实验结果表明，碳纳米管对Pb、Cu、Zn和Cd有比较高的吸附能力并2+且吸附速度很快，在竞争吸附中Pb的吸附量最高。在不同的生物模拟液中，四种金属离子的解吸附状况完全不一样，解吸附很大程度上受pH和蛋白/其他阳离子的影响。在胃模拟液中，金属离子解吸的最多，其他几种生物模拟液中相对较2+少。竞争吸附的结果显示Pb与碳纳米管结合的更紧密，因此它的解吸附较少。和单一金属解吸附情况相比，竞争解吸附情况下，四种金属离子的

7、解吸附情况完全不一样。这些研究结果为更好地评估碳纳米管的生物安全性以及与重金属离子的协同效应的机制提供了重要数据。关键词：碳纳米管；吸附；解吸附；生物模拟液；协同效应VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTDuetotheiruniquestructureandfascinatingproperties,carbonnanotubes(CNTs)haveattractedgreatinterestsandhavelotsofattractiveapplicationsinmanyimportantfields,

8、includingenergy,electronicsandmaterials.Forexample,CNTsasadsorbentsshowveryhighadsorptioncapacityforvariouspollutants,thereforewillhavewidelyapplicationsinwatertreatmentinfuture.Inthesametime,duetothev