新型重金属捕集剂的制备及其应用性能研究
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金属有机框架的现状及应用研究金属有机框架(MOF)是一种新型材料,以金属离子为节点,有机分子为连接剂构成网状结构。
MOF在分子储存、气体分离、催化反应等方面具有广泛的应用前景。
本文将对MOF的现状及应用研究进行探讨。
一、MOF的发展历程MOF材料的研究始于20世纪80年代,当时研究人员采用金属离子和荧光分子组装成了第一种MOF材料。
随后,MOF的研究逐渐得到了发展,并迎来了快速的增长期。
目前,已经开发出了数万种不同结构的MOF材料,其中一些材料的表面积可达到数千平方米/克以上,比地球的表面积还大。
二、MOF的特性MOF材料具有许多独特的特性,如高度可调性、高度晶化度、高度表面积等。
这些特性赋予了MOF在分子储存、气体分离、催化反应等方面的出色性能。
1. 分子储存MOF材料因其高度可调性,在分子储存方面也有着广泛的应用前景。
MOF材料的孔道大小和分子间作用力可以通过调整合成条件来控制。
这使得MOF材料成为一种理想的分子储存材料。
例如,研究人员已经利用MOF材料储存了大量的烷烃和芳香烃化合物,这些化合物有许多重要的工业用途。
2. 气体分离MOF材料在气体分离方面也有广泛的应用前景。
MOF材料的高度晶化度和高度表面积使其成为一种很好的气体分离材料。
例如,研究人员已经利用MOF材料实现了CO2/CH4和N2/CH4的高效分离。
3. 催化反应MOF材料在催化反应方面也有着出色的性能。
MOF材料的高度可调性和高度表面积使其成为一种理想的催化剂载体。
例如,研究人员已经利用MOF材料催化了多种有机反应,并取得了良好的催化效果。
三、MOF的应用前景MOF材料因其独特的特性,在各个领域都有着广阔的应用前景。
1. 分子储存MOF材料的高度可调性使其在分子储存方面有着广泛的应用前景。
MOF材料可以用于氢气和甲烷的储存,这些气体在未来能源领域具有广泛的应用前景。
此外,MOF材料还可以用于药物的储存和释放。
2. 气体分离MOF材料在气体分离方面有着广泛的应用前景。
重金属络合剂成分重金属络合剂是一种具有广泛应用的化学物质,它能与金属离子形成稳定的络合物,从而在环境保护、金属提炼、医药等领域发挥作用。
本文将介绍重金属络合剂的成分、分类及应用。
一、重金属络合剂的成分重金属络合剂主要由有机配体和无机配体两类组成。
1.有机配体:有机配体主要包括氨基酸、多肽、蛋白质、糖蛋白等生物大分子,以及有机化合物如EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA (二乙三胺五乙酸)、NTA(硝基乙酸)等。
2. 无机配体:无机配体主要包括磷酸、硫酸、氰化物等。
二、重金属络合剂的分类根据络合性能和应用领域的不同,重金属络合剂可分为以下几类:1.螯合剂:具有多个配位点的有机化合物,如EDTA、DTPA 等。
它们能与金属离子形成稳定的五元环或六元环络合物。
2.非螯合剂:如磷酸、硫酸等无机配体,它们通过提供多个配位位点与金属离子形成络合物。
3.有机酸类络合剂:如柠檬酸、酒石酸等,它们与金属离子形成稳定的酸性络合物。
4.胺类络合剂:如氨、乙醇胺等,它们通过氮原子与金属离子形成络合物。
三、重金属络合剂的应用1.环境保护:重金属络合剂可用于处理工业废水、废水和土壤中的重金属离子,降低环境污染。
例如,EDTA用于处理电镀废水中的铬、镍等重金属离子。
2.金属提炼:在金属提炼过程中,重金属络合剂可作为一种捕集剂,将金属离子从矿石中提取出来。
如在铜提炼过程中,使用EDTA 提取铜离子。
3.医药领域:重金属络合剂可用于治疗重金属中毒,如DTPA 用于治疗钚中毒。
此外,它们还应用于药物输送和诊断试剂等方面。
4.分析化学:重金属络合剂可用于金属离子的分析检测,如EPA (环境内分泌干扰物)等。
综上所述,重金属络合剂具有广泛的成分、分类和应用。
随着科学技术的不断发展,重金属络合剂在环境保护、金属提炼、医药等领域的作用将越来越重要。
在未来,新型重金属络合剂的研究与开发将成为关注焦点,以满足不断变化的需求。
离子液体在二氧化碳捕集中的应用及国内外研究进展。
离子液体在二氧化碳捕集中的应用及国内外研究进展二氧化碳的排放是导致全球气候变暖的主要原因之一。
为了减少二氧化碳的排放并寻找可持续的能源替代品,离子液体作为一种新型的溶剂被广泛研究用于二氧化碳捕集和储存。
离子液体是一类由离子组成的具有较低的蒸汽压和热稳定性的液体。
它们具有独特的物理和化学性质,可以与二氧化碳进行高效的化学吸附和物理吸附。
离子液体可以通过调整结构和功能化来增强其二氧化碳吸附性能。
此外,离子液体还具有较高的稳定性和可重复使用性,可以有效地在二氧化碳的捕集和储存过程中循环使用。
在国内外的研究中,离子液体在二氧化碳捕集方面取得了显著的进展。
一些研究表明,通过调整离子液体的阳离子和阴离子的结构,可以显著提高其吸附二氧化碳的容量和选择性。
例如,引入含氮基团的离子液体可以增强二氧化碳与离子液体之间的相互作用,从而提高吸附性能。
同时,研究人员还通过改变离子液体的结构,提高其在低温下的吸附性能,以适应不同的应用需求。
此外,离子液体在二氧化碳捕集方面的研究还涉及到催化转化和储存等方面。
离子液体可以作为催化剂载体,用于催化二氧化碳的转化为有机化合物。
同时,离子液体还可以与其他材料结合使用,实现二氧化碳的储存和转化。
然而,离子液体在二氧化碳捕集中还存在一些挑战和问题。
首先,离子液体的制备成本较高,限制了其大规模应用。
其次,离子液体对二氧化碳的吸附速率较慢,需要进一步提高吸附效率。
此外,离子液体的生态和环境影响尚需进一步研究和评估。
总体而言,离子液体在二氧化碳捕集中具有广阔的应用前景,但仍需要进一步的研究和开发。
通过不断改进离子液体的结构和性能,可以实现更高效、经济和可持续的二氧化碳捕集技术,为应对气候变化和能源转型提供有力支持。
固态胺吸附剂的制备及二氧化碳捕集行为研究一、本文概述随着全球气候变化的日益严重,减少大气中二氧化碳(CO₂)的含量成为了全球科研和工程领域的重要任务。
在众多减少CO₂排放的技术中,二氧化碳捕集和存储(CCS)技术被认为是一种有效的解决策略。
而吸附法作为CCS技术中的关键环节,其性能的提升和吸附剂的优化一直是研究热点。
固态胺吸附剂作为一种新型的吸附材料,因其高吸附容量和可再生性,受到了广泛关注。
本文旨在探讨固态胺吸附剂的制备方法,并研究其在不同条件下的二氧化碳捕集行为,为优化吸附剂设计和提高CO₂捕集效率提供理论支持和实验依据。
本文首先综述了固态胺吸附剂的研究背景和意义,阐述了其在二氧化碳捕集领域的应用前景。
随后,详细介绍了固态胺吸附剂的制备方法和表征手段,包括材料选择、合成工艺、以及吸附剂的结构和性能表征。
在此基础上,通过一系列实验,研究了固态胺吸附剂在不同操作条件(如温度、压力、湿度等)下的二氧化碳吸附性能,探讨了吸附过程中的动力学和热力学行为。
还分析了吸附剂的再生性能和循环使用稳定性,评估了其在实际应用中的可行性。
本文总结了固态胺吸附剂的制备及其在二氧化碳捕集行为研究的主要成果和发现,指出了当前研究中存在的问题和挑战,并展望了未来的研究方向和应用前景。
本文的研究成果将为固态胺吸附剂在二氧化碳捕集领域的应用提供重要参考,同时为推动CCS技术的发展和应对全球气候变化提供有力支持。
二、文献综述随着全球气候变暖问题的日益严重,减少大气中二氧化碳(CO₂)的浓度成为了当前科研领域的重要任务。
其中,吸附法作为一种有效的二氧化碳捕集技术,受到了广泛的关注。
在众多吸附剂中,固态胺吸附剂因其高吸附容量和易再生的特性,被认为是一种具有巨大潜力的二氧化碳捕集材料。
因此,对固态胺吸附剂的制备及其二氧化碳捕集行为的研究,具有重要的理论和实践意义。
在固态胺吸附剂的制备方面,已有文献报道了多种合成方法,包括浸渍法、嫁接法、共聚合法等。
重金属离子吸附剂摘要:空气、土壤、水中的有毒重金属的威胁正逐渐成为全球性问题,因此有效地除去有毒重金属技术成为一项富有挑战性的工作。
高分子重金属离子吸附剂已经成为一种比拟常用的重金属废水处理药剂,常温下在较宽的PHX围内能与废水中Hg 、Cd 、Cu 、Pb 、Mn 、Ni 、Zn 、Cr3+等多种重金属离子迅速反响,生成不溶于水的絮状沉淀物,并能生成较大的矾花,沉淀快、易过滤,稳定性高,灵敏性高,从而达到吸附去除重金属离子的目的,被称为“最优金属吸附剂〞。
在电镀、电子、线路板等行业得到了广泛的应用。
关键词:重金属离子;吸附剂;黄原酸酯;重金属离子废水;焦化苯中图分类号:〔〕文献标识码:A 文章编号:Abstract: Air, soil, water of toxic heavymetal threat is gradually being global problems, therefore, effectively remove the toxic metal technology bee a challenging job. Polymer heavy metal ion adsorbent has bee a more monly used heavy metal waste water treatment agent, under normal temperature in a relatively wide PH range internal energy and waste water of Hg, Cd, Cu, Pb, Mn, Ni, Zn, Cr3 + and so on the many kinds of heavy metal ion rapid reaction, generate insoluble in water flocculent precipitate, and can generate large alum flowers, precipitation fast, easy to filter, high stability, sensitivity high, so as to achieve the purpose ofremoving heavy metal ions adsorption, known as "the best metal adsorbent". In electroplating, electronic, PCB industries has been widely used.Keywords: heavy metal ion, Adsorbent; Xanthogenate; Heavy metal ion wastewater; Coking benzene一. 重金属离子吸附剂又叫重金属离子捕捉剂、重金属离子捕集剂、重金属离子去除剂、重金属离子螯合剂等。
石墨烯在环境污染治理中的应用研究概述环境污染一直是人类面临的严峻问题,不仅影响人类的健康和生命质量,也对自然环境造成破坏。
为了解决这个问题,科学家们长期以来一直在探索新的环境治理技术。
石墨烯,一种由碳原子组成的二维材料,由于其独特的物理、化学特性,被视为一种具有巨大应用潜力的材料。
近年来,石墨烯在环境领域被广泛研究和应用,本文将探讨石墨烯在环境污染治理中的应用。
一、石墨烯在水污染治理中的应用1、去除重金属离子重金属离子是水污染的主要成分之一,对人类健康和环境造成很大威胁。
石墨烯由于其高比表面积和优异电子传输性能,被用来制备去除重金属离子的吸附材料。
研究表明,石墨烯的吸附能力比传统的吸附材料如活性炭、纳米氧化铁等强,因此在去除重金属离子方面具有良好的应用前景。
2、去除有机污染物有机污染物是水体中的另一个重要成分,对人类健康和生态环境造成影响。
石墨烯基材料由于其独特的表面化学功能和高比表面积,成为去除有机污染物的良好吸附材料。
而石墨烯复合材料的制备,可以进一步提高其吸附性能,加快污染物的去除速度。
3、杀灭水中微生物水中微生物在一些情况下也可能造成污染和风险。
石墨烯的高导电性和良好活性,可被用来制备高效的电催化杀菌器,实现对水中微生物的杀灭。
二、石墨烯在大气污染治理中的应用1、VOCs捕集和催化氧化挥发性有机物是造成环境污染的重要成分之一,石墨烯具有高比表面积和可调控的电化学性质,被用来制备VOCs捕集和催化氧化材料。
研究表明,石墨烯复合材料在捕集和催化处理VOCs 方面,具有比传统吸附剂更强的性能。
2、NOx捕集和还原氮氧化物是大气污染的另一个重要成分。
石墨烯复合材料也可用来捕集和还原NOx。
由于石墨烯的优异导电性和活性,这种材料可比传统吸附剂更高效地减少大气中NOx的浓度。
三、石墨烯在土壤污染治理中的应用1、油品吸附油品是土壤污染的主要成分之一,石墨烯复合材料的高比表面积和吸附能力,使其成为一种有效的油污吸附材料。
目录第一部分重金属离子捕集沉淀剂系列(DTCR)一、简介DTCR是以具有国际先进水平的《高分子重金属离子捕集沉淀剂》为核心技术的系列处理药剂。
能在常温下与废水中Hg+2、Cd+2、Cu+2、Pb+2、Mn+2、Ni+2、Zn+2、Cr+3等各种重金属离子迅速反应,生成不溶水的螯合盐,再加入少量有机或(和)无机絮凝剂下,形成絮状沉淀,从而达到捕集去除重金属的目的,形成一种新处理方法——螯合沉淀法。
目前,传统化学沉淀法无法完全达到环保要求,而DTCR经有关单位试用证实:处理方法简单(可在原化学沉淀法装置上直接投放),费用低,能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后,即可达到环保要求,即使对废水中重金属共存盐与络合盐(如:EDTA、NH3、柠檬酸等)也能充分发挥作用,并具有絮凝体粗大、沉淀快、脱水快、后处理容易、污泥量少且稳定无毒、没有二次公害等特点,可广泛应用于以下行业的废水处理:电镀工业、电子工业、石化工业、金属加工工业、垃圾焚烧处理、电厂烟道气洗涤等等,能根据用户废水的实际情况,寻找出最佳药剂组合,确定出最优的处理方案,实现达标排放的目的。
二、DTCR的沉淀机理DTCR 是一长链的高分子,含有大量的极性基,这极性基中的硫离子原子半径较大、带负电,易于极化变形,产生负电场,捕捉阳离子,同时趋向成键,生成难溶的氨基二硫代甲酸盐(TDC盐)而析出。
这样生成的难溶TDC盐,有的是离子键或强极性键,如TDC-Ag,大多数是配价键,如TDC-Cu、TDC-Zn、TDC-Fe……。
关于上述配价键的结构,可见下列图式:二价铜为dsp2杂化二价锌为sp3杂化三价铁为d2sp3杂化平面四方形结构属四面体构型属正八面体同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的DTCR分子,这样生成的TDC盐的分子会是高交联的、立体结构的,原DTCR的分子量为10~15万,而生成的难溶螯合盐的分子可达到数百万,甚至上千万,故此种金属盐一旦在水中生成,受重力作用,便有好的絮凝沉析效果。
金属有机框架材料的合成与性能研究金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子与有机配体构成的高度有序的晶体结构材料。
由于其独特的结构和性能,MOFs在气体储存、分离、催化和传感等领域显示出巨大的应用潜力。
本文将探讨金属有机框架材料的合成方法以及其在各个领域的性能研究。
首先,我们来谈论MOFs的合成方法。
MOFs的合成方法多种多样,常见的有溶剂热法、水热法、气相法和机械法等。
其中,溶剂热法是一种常用的制备MOFs的方法。
该方法通常通过将金属离子和有机配体混合,然后在有机溶剂中进行热反应,形成晶体结构。
另一种方法是水热法,这种方法通常在高温高压的条件下进行,可以得到高度结晶的MOFs晶体。
此外,气相法和机械法也是常用的合成方法,可以通过气相沉积和机械磨擦等方式来制备MOFs。
接下来,我们来讨论MOFs的性能研究。
MOFs具有高度有序的晶体结构和大孔隙结构,因此在气体储存和分离方面表现出了巨大的潜力。
例如,一些MOFs材料能够以高效的方式吸附和存储气体,如氢气和甲烷等。
此外,MOFs还可以用于分离混合气体,如CO2捕集和储存。
这些性能使得MOFs在清洁能源领域具有广阔的应用前景。
此外,MOFs还具有良好的催化性能。
由于其高度有序的晶体结构和可调控的孔道结构,MOFs能够提供大量的活性位点,从而提高催化反应的效率。
例如,一些MOFs被用作催化剂用于有机反应和氧化反应等。
研究人员还发现,通过调控MOFs的孔道尺寸和表面性质,可以实现对催化反应的选择性控制,从而提高产品的收率和选择性。
此外,MOFs还被广泛应用于传感器的制备。
由于MOFs材料具有大孔隙结构和可调控的表面性质,可以用于吸附和检测特定的分子。
利用MOFs材料制备的传感器可以实现对气体或化学物质的高灵敏度检测。
例如,一些MOFs材料被用于制备气体传感器,可用于检测环境中的有害气体,如挥发性有机化合物和硫化氢等。
总之,金属有机框架材料是一类具有独特结构和性能的高度有序晶体结构材料。
硕士学位论文新型重金属捕集剂的制备及其应用性能研究
作者:郝昊天指导教师:王风云教授王风贺副教授
南京理工大学2014年03月M.S.DissertationStudyonPreparationandApplicationPerformanceoftheNew
Heavy
Metal
Chelating
Agent
By
NanjingUniversityofScience&Technology
March,2014声户i明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。
研究生签名:沙H年3月z帽
学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。
zopbc年3月砷日工程硕士学位论文新型重金属捕集剂的制备及其应用性能研究
摘要本论文研究了两种新型DTC类重金属捕集剂四硫代联氨基甲酸(tetrathiobicarbamic
acid,TBA)和六硫代胍基甲酸(sixthioguanidylacid,SGA)的制备工艺,通过IR、NMR、元素分析对其分子结构进行了表征。重点研究了两种重金属捕集剂对不同重金属离子中的捕集性能。采用水合肼与二硫化碳作为反应物,以环己醇与丙酮的混合溶液作溶剂,一步法合成TBA。研究结果表明,TBA最佳合成工艺为:水合肼与二硫化碳的摩尔比为1:1、有机溶剂(环己醇和丙酮混合物)与二硫化碳的体积比为2:3、反应温度30℃、反应时间2h,最高收率92.96%。采用红外光谱、核磁共振以及元素分析对TBA的结构进行表征,证明分子结构为目标结构采用盐酸胍与二硫化碳作为反应物,以水作溶剂,磷酸钾作为催化剂,在碱性环境下二步法合成SGA。研究结果表明,SGA最佳合成工艺为:二硫化碳与盐酸胍的摩尔比为4:1,氢氧化钾与盐酸胍的摩尔比为4.5:1,磷酸钾用量0.69,反应温度40。C,产物最高收率91.5%。采用红外光谱、13CNMR、1HNMR核磁共振分析对SGA的结构进行
表征,证明分子结构为目标结构。常温下TBA对重金属离子Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA-Pb2+、EDTA.Cd2+、EDTA-Ni2+均有捕集效果,其中对含有Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA—Pb2+、EDTA.Cd2+、EDTA-Ni2+的重金属离子废水进行捕集实验时,TBA用量为O.9:1~2:1,pH值为3-6,反应时间≥15min,处理后重金属浓度均低于国家标准,处理EDTA.Cd2+废水时,有效果,但是单独使用不能使之达到国家标准,需要辅助其他药剂或方法。常温下SGA对重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA.Cu2+、EDTA—Pb2+、EDTA—Cd2+、EDTA-Ni2+均有捕集效果。其中对含有Cu2+、pb2+、Cd3+、Ni”、EDTA.Cu2+、EDTA-Ni2+的重金属离子废水进行捕集实验时,SGA用量为0.5:1-2:1,pH值为1-6,反应时间≥15min;处理EDTA.Pb2+、EDTA.Cd2+废水时,有效果,但是单独使用不能使之达到国家标准,需要辅助其它药剂或采用其它方法。重金属捕集剂TBA和SGA处理同时含有多种重金属离子的废水时,重金属去除率之间有明显差异,在实际应用当中,当用重金属捕集剂处理这种混合重金属废水时,所添加的重金属捕集剂药量不能是理论上单个重金属最佳加药量的加和,还要对混合体系中竞争捕集能力弱的重金属重点考虑。重金属捕集剂处理各类重金属沉淀固体一定要妥善处理,防止其对环境进行二次污染。
关键词:重金属捕集剂,重金属离子,合成,去除率工程硕士学位论文新型重金属捕集剂的制备及其应用性能研究AbstractTmspaperstudiesthepreparation
oftetrathiobicarbamicacid(TBA)and
sixthio
guanidylacid(SGA)thata
newtypechelatingheavymetal
chelatingagent.Twotrapping
agentwerecharacterizedbyIR,NMR,ElementalAnalysistodeterminetheirstructure.
Investigatedtheapplicationperformanceofthetrappingagentforheavymetalionsand
preliminaryexploreditscheatertrappingmechanism.TheTBAwassynthesized
with
hydrazinehydrateandcarbondisulfideasrawmaterials.
Theresultsshowedthatwhenthemolarratio(hydrazinehydratetocarbondisulfide)was1:1,volumeratiobetweenorganicsolventandcarbondisulfideWas2:3,reactiontemperatureW&S
30-32。C,reactiontimeWas2h,theoptimalyieldofTBAwas92.96%.andthetesthasabetterreproducibility.Thestructureoftheproductwascharacterizedby
IR.‘HNMR,Elemental
AnalysiswhichdeterminethetargetproductisTBA.TheSGAwassynthesizedbyguanidinehydrochloride
andcarbondisulfideastheraw
material,withwaterasthesolvent,potassiumphosphateasacatalystinatwo-step
synthesis
alkalineenvironment.Theresultsshowthatwhencarbondisulfideandguanidine
hydrochloridemolarratioof4:1,potassiumhydroxideandguanidinehydrochloridemolar
ratioof4.5:1,theamountofpotassiumphosphate0.69,reactiontemperature40"C,thehighest
productyieldwas91.5%.ThestructureoftheproductwascharacterizedbyIR,13CNMR,
1HNMRwhichdeterminethetargetproductisSGA.TheTBAhastrappingeffectsforpb2+,Cd3+,Ni2+,EDTA.pb2+,EDTA-Ni2+heavy
metal
ionsatroomtemperature,when
themolarratio(trappingagentdosagecomparedtothe
amountofheavymetal)aboutO.5:1-2:l,pHvalueof1-6,thereactiontime-2_15min;VChen
TBAtreatEDTA.Cd2+wastewater,theresultWaseffective,butTBAcannotbeusedaloneto
makeituptothenationalstandardandweneedtoassistotheragentsorby
othermethods.
TheSGAhastrappingeffectsforCu2+,pb2+,Cd3+,Ni2+,EDTA.Cu2+,EDTA-Ni2+heavy
metalionsatroomtemperature,whenfeedingmolarratio0.5:1~2:1,pHvalueof1-6,the
reactiontime_>15;WhenSGAtreatEDTA-Pb付.EDTA-C∥+wastewater,theresultWas
effective,butSGAcaIlnotbeusedalonetomakeituptothenationalstandardandweneedto
assistotheragentsorbyothermethods.Therearesignificantdifferencestohandleavarietyofheavymetalionsinwastewaterwhenusedheavymetalchelatingagent
TBAandSGA,Inpracticalapplication,whenthemix
ofheavymetalwastewaterWastreatedwithheavymetalchelatingagent,thedosageCan’tbe
IlI