MOFs材料的制备及其染料吸附性能研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wb95879981
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本论文采用溶剂热法合成了三种金属有机骨架材料(MOFs),分别为ZIF-8、ZIF-67和磁性MIL-53(Fe),通过X射线粉末衍射、傅里叶红外光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和热重等分析方法对其进行了表征。将合成的三种MOFs材料作为吸附剂,分别用于对水中有机染料的吸附。考查了p H值、吸附剂投加量、染料初始浓度、接触时间及温度等因素对吸附性能的影响;研究了吸附等温线、吸附动力学以及吸附热力学;通过对混合染料进行选择性吸附,深入剖析吸附机制;最后探索了吸附剂的再生条件。本研究旨在开发高效的吸附剂,扩大MOFs材料在印染废水处理领域的应用。主要研究成果如下:(1)ZIF-8对甲基绿的吸附性能研究。实验结果表明,吸附剂的最佳投剂量为10mg。接触时间达到180min时,吸附过程达到平衡。染料溶液的p H值对吸附几乎没有影响。在303K下,ZIF-8对甲基绿的最大理论吸附量为1902.37mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型。该吸附过程是一个自发且吸热的过程,温度升高有利于吸附的进行。选择性吸附实验表明,ZIF-8对甲基绿的吸附具有较高的选择性。乙醇可以很方便地将ZIF-8脱附再生,经过8次吸附-脱附循环处理后,移除率仍能保持在85%以上。(2)ZIF-67对甲基橙的吸附性能研究。实验结果表明,吸附剂的最佳投剂量为20mg。接触时间达到20min时,吸附过程达到平衡。染料溶液的p H值为中性时,吸附量最大。在303K下,ZIF-67对甲基橙的最大理论吸附量为152.67mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型。该吸附过程是一个自发且放热的过程,温度升高不利于吸附的进行。选择性吸附实验表明,ZIF-67对甲基橙的吸附具有较高的选择性。乙醇可以很方便地将ZIF-67脱附再生,经过8次吸附-脱附循环处理后,移除率仍能保持在80%以上。(3)磁性MIL-53(Fe)对刚果红的吸附性能研究。实验结果表明,吸附剂的最佳投剂量为10mg。在303K下,磁性MIL-53(Fe)对刚果红的最大理论吸附量为807.2mg/g。接触时间达到120min时,吸附过程达到平衡。染料溶液的p H值为中性时,吸附量最大。吸附过程符合Freundlich吸附等温线模型,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型。该吸附过程是一个自发且吸热的过程,温度升高有利于吸附的进行。乙醇可以很方便地将MIL-53(Fe)脱附再生,经过8次吸附-脱附循环处理后,移除率仍能保持在60%以上。
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