三种水中重金属离子去除材料的进展介绍

研究背景
三种杂化材料研究进展
结论与展望
三种材料研究进展
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研究背景
三种杂化材料研究进展
结论与展望
有机功能化的介孔硅材料
介孔硅材料虽然发展时间短，但是其由于其特殊 的性质，极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭 窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点一直以来都 是研究的热点问题。 有机功能化的介孔硅材料在重金属离子的吸附方 面，具有不溶胀、热力学稳定、吸附能力、动力学快、 与重金属离子结合紧密等优点。
0.51(100)
1.16(229) 0.4-6.5(79-1280) 2.53(500) 0.11(22) 1.23(243) 2.2(433)
Table 1. Adsorption capacity for gold of different common adsorbents
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研究背景
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三种杂化材料研究进展
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研究背景
三种杂化材料研究进展
结论与展望
Z. Q. Wang, M. Wang, et al. Dalton Trans., 2014, 43: 8461 – 8468.
Figure 4. Influence of temperature on Cu2+
adsorption onto SBA-TPED(2 mL of 0.5 mM of Cu2+ ions solution, 5 mg of adsorbent).
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研究背景
三种杂化材料研究进展
结论与展望
K. F. Lam, K. L. Yeung, et al. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 2187 – 2194.
Figure 2. (a) Scanning electron microscope picture and (b) particle size distribution of MCM41 powder. (c) A high-magnification TEM picture showing the characteristic hexagonal pore structure of MCM-41
《污染控制材料》课程报告PPT
三种用于去除污水中重金属离子 的杂化材料的研究进展
报告内容
1
• 研究背景
• 三种材料研究进展 • 结论与展望
2
3
研究背景
论文汇报 课程报告
研究背景与意义 研究背景
三种杂化材料研究进展 合成思路与过程
实验结果 结论与展望
研究背景
机械加工 矿山开采业 重金属离子来源
Fe、Mn、Cu、 Zn、Cd、Hg、 Ni、Co 等 迁移转化
B. J. Pan, H. Qiu, et al. Water Research, 2010, 44: 815 – 824.
Figure 8. Characterization of the hybrid sorbent HFO-001 prepared in the study.
(a) TEM micrograph. (b) Schematic illustration of HFO-001 spherical beads.
结论与展望
Z. Q. Wang, M. Wang, et al. Dalton Trans., 2014, 43: 8461 – 8468.
Scheme 1. Plausible binding mechanism of SBA-TPED with Cu2+.X denotes Cl−or solvent.
新型有机介孔硅材料的吸附性能有了显著的提升
Table 2. Competitive loading of metal ions by the SBA-TPED sorbent.
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
溶胶-凝胶制备的杂化材料
溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相 下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳 定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结 构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过 干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
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研究背景
三种杂化材料研究进展
结论与展望
B. J. Pan, H. Qiu, et al. Water Research, 2010, 44: 815 – 824.
Figure 9. Effect of calcium
cation levels on heavy metal ions uptake by HFO-001 and D-001 at pH 5.0 and 303 K. Initial concentration of each heavy metal ion was 0.15 mM, and the sorbent dosage was 0.50 g L-1 .
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
K. F. Lam, K. L. Yeung, et al. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 2187 – 2194.
absorbent NH2-MCM-41 max absorption capacity, mmol/g(mg/g) 1.40(275)
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
Y. Zhao, S. R. Zhai, et al. J. Sol-Gel. Sci. Technol., 2012, 62: 177 – 185.
Figure 6. Removal percentage of Ni(II), Zn(II), Cu(II), Cd(II) and Pb(II) by aminofunctionalized adsorbents of N-0.2, NNN-0.05, NNN-0.1, NNN-0.2 and NNN-0.4 (50 mg of adsorbents and 50 mL of 200 mg L-1 aqueous metal solutions were employed in the experiments)
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
结论与展望
文章中介绍了三种杂化材料通过吸附作用，用以去除污水中的重 金属离子，分别是机功能化的介孔硅材料，溶胶-凝胶制备的杂化材料 和杂化纳米材料。通过对文献的调研，发现其性质优异，有发展与研究 前景。 通过有机-无机杂化过程，使材料拥有单纯有机或无机材料所没有 的优点，例如选择性提高、排除水中其他有机物影响等等，这些材料均
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
Y. Zhao, S. R. Zhai, et al. J. Sol-Gel. Sci. Technol., 2012, 62: 177 – 185.
Table 3. Adsorption experiment was carried out at 25℃ and the initial
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
杂化纳米材料
无机纳米吸附剂在用作重金属离子吸附剂的过程中，难以避 免其他金属离子的阻碍作用，为了消除其他金属离子的影响，研 究人员将无机纳米材料进行功能化，希望通过这种方式调整其吸 附能力，得到更加有效地吸附过程。
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
化学吸附 吸附法去除污水中重金属离子 生物吸附法
离子交换吸附
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三种杂化材料研究进展
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研究背景
杂化材料
有 机 功 能 化 的 介 孔 硅 材 料 溶 胶 凝 胶 制 备 的 杂 化 材 料
单一有机或无机材料
杂 化 纳 米 材 料 结合力弱，选择性差， 再生能力差等特点
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生物体内浓缩
食 物 链
钢铁及有色金属的冶炼 部分化工企业
危害人体健康
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三种杂化材料研究进展
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研究背景
常用污水中重金属离子处理方法
化 学 法
反 渗 透 法
吸 附 法
蒸 发 浓 缩 法
电 解 法
电 渗 析
便宜、高效吸附剂
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三种杂化材料研究进展
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物理吸附
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三种杂化材料研究进展
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K. F. Lam, K. L. Yeung, et al. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 2187 – 2194.
Figure 1. Scheme for grafting organic amines on the surface of MCM-41.
产物相均匀
优 点
反应温度低
制备过程简单
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
Y. Zhao, S. R. Zhai, et al. J. Sol-Gel. Sci. Technol., 2012, 62: 177 – 185.
Figure 5. TEM image of triamino-functionalized gel of NNN-0.2
Figure 3. Effect of contact time on Cu2+
adsorption onto SBA-TPED.
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
Z. Q. Wang, M. Wang, et al. Dalton Trans., 2014, 43: 8461 – 8468.
NRH-MCM-41
NR2-MCM-41 activated carbon Degusorb C25
0.33(65)
0.20(40) 0.18(35) 0.5(100)
commercial carbon
Bagasse polymers with sulfer-containing functional groups anionic Purolite A-100 rice husk ash cationic exchange resin difiirerent resins with amine, thiol, and amine-mercaptan functionalities
concentration of each metal ion was 100 mg L-1.
Figure 7. Temporal evolution of Pb(II) concentration after adsorption
on NNN-0.2 for two initial concentrations
能与重金属离子产生强的相互作用和很高的结合能力。基于对污水中重
金属离子处理的需要，今后的研究应更多放在研究更高效、快速、经济、 可再生的新材料。此外，可以将传统材料与生物物质如木质素、壳聚糖 等物质结合，使其性能更高效。
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三种杂化材料研究进展
结论与展望
谢谢大家！