mno2纳米片填充中空碳材料的制备及其吸附特性研究【字数：9825】
人们生活质量提高的同时，环境污染问题愈发严重。其中，水污染问题严重影响了居民的日常生活，其中有很大一部分是染料废水。我们一般采用生物法、化学法和物理吸附法对其进行处理，其中吸附法的应用最为广泛。碳材料由于其良好的比表面积、分子结构稳定、可循环利用等优点，一直深受研究者的追捧。其中，碳纳米材料的分子尺寸小、易于加工处理、吸附效率高，在各个领域都有很好的应用。本实验制备出一种MnO2纳米片填充的中空碳材料，将其用于对有机染料的吸附。我们用亚甲基蓝溶液模拟废水，分别进行不同条件下的吸附性能测试。实验结果表明，该材料在不同条件下对亚甲基蓝溶液均有良好的吸附效果，其中，15mg的MnO2@HC复合材料对6ml的浓度为5mg/L的碱性亚甲基蓝溶液吸附去除效果较佳，能够达到83%，且随温度的升高，性能提升。
目录
1.前言 3
1.1引言 3
1.2 有机染料 3
1.2.1有机染料概述 3
1.2.2 有机染料的分类及危害 3
1.2.3 有机染料的处理技术 4
1.3吸附技术在水处理方面的应用 5
1.4纳米材料与一维纳米材料 5
1.4.1纳米材料概述 5
1.4.2碳纳米材料概述 6
1.4.3碳纳米材料的研究现状 6
1.4.4一维纳米材料概述 7
1.4.5一维纳米材料的制备 8
1.5本论文的研究意义和内容 9
2.实验部分 10
2.1实验与仪器 10
2.2实验方法 11
2.2.1 MnO2纳米片填充MnO2@HC中空碳纳米纤维的制备 11
2.2.2表征方法 12
2.2.3吸附效果测定方法 12
3.结果与讨论 13
3.1MnO2@HC纳米颗粒结构表征 13
3.2制作亚甲基蓝的标准曲线 15
3.3亚甲基蓝吸附平衡曲线 16
3.4吸附剂用量对材料的吸附性能的影响 17
3.5温度对材料的吸附性能的影响 18
3.6光照对材料的吸附性能的影响 19
3.7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
pH对材料的吸附性能的影响 19
4.总结 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
1.1引言
我国是一个工农业大国，近些年来，随着经济水平的逐渐提高，环境污染问题尤为严重。目前环境污染主要有大气污染、土壤污染、水污染几个方面，大气污染主要是因为工厂、餐馆等肆意排放污染物，土壤污染主要是因为生活垃圾、建筑垃圾等的堆砌，很多垃圾无法降解，长埋地下，水污染大部分是因为工厂、实验室等产生的废水未经妥善处理直接排放，严重影响了人们的生活。其中，化工生产过程中产生的废水主要是染料废水，这和我们的日常实验和生活息息相关。有机染料种类广泛，处理起来极为复杂，如何去处理这些染料废水成为了很多研究者想要去解决的一个难题。
1.2 有机染料
1.2.1有机染料概述
通过特殊途径使其他物质染成鲜明而坚实颜色的有机物，称为染料。[1]大部分染料是可溶于水的，在染色时用一定的化学处理使染料本身的溶解状态发生改变。还有一部分染料不溶于水，我们一般用于对塑料、泡沫板等进行染色。染料本身要满足一定的质量要求，即能够使特定的物质保持色泽光亮、耐久性好，并且要尽可能低的降低成本，使用起来更加方便。
随着时代的发展，有机染料在物理学和光学方面的特点逐渐被人们所熟悉，它已经逐渐被应用于其他各个领域。
1.2.2 有机染料的分类及危害
染料被人们广泛应用于服装行业，染料可以直接与衣物上的纤维发生反应，也可以借助某些媒介材料与纤维相结合，从而达到对衣物的染色效果。有机染料用途广泛，如表11。
表11有机染料的主要用途
染料种类
适用对象
酸性染料
羊毛和锦纶
阳离子（碱性）染料
聚丙烯腈纤维（腈纶）
直接染料
纤维素纤维
分散染料
各种合成纤维，如涤纶、锦纶等
活性染料
纤维素纤维、羊毛和锦纶
硫化染料
纤维素纤维
还原染料
纤维素纤维
从表 11 可以得出：染料主要被大量应用于纺织、纤维的染色、皮制品、制药等领域，据统计，每年会有上万种染料和颜料被应用于各种行业，几千万吨的染料被生产，其中20%左右的染料在使用后未经处理排放到水体中。这样的污染如果不经过严格处理，会对人体造成很大的伤害，如损伤人体皮肤结构、使消化道系统发生紊乱等，还有很多染料会诱发提高人类患癌症的概率。另外，染料未经处理被排放进水体后，可能会引起水体变化，发生氧化或者还原反应，直接导致水体缺氧，严重影响了水体生物的正常生命活动，破坏了生态链的平衡，生物体会因为缺氧而大面积死亡，导致水污染的同时会引起水体的恶臭。
1.2.3 有机染料的处理技术
目前被广泛应用于染料处理的方法有：生物法、化学法和物理法。
①生物法
生物法主要有好氧法[2]和厌氧法[3]。生物法只要是根据微生物自身降解和生物净化系统的吸附来对废水进行处理，因为大多的微生物如酵母[4]可以降解和净化不同的污染物。和其他处理方法相比，生物法具有经济、操作简单，无有害物质生成的优点，但生物法处理需要在大面积场地下进行，并且很难控制昼夜变化、气温和空气湿度等条件，难以操控，无法高效达到处理效果。另外，虽然大部分有机分子被降解，但还是有很多合成染料因为化学结构复杂，具备耐微生物降解性，基本难以降解，因此导致处理效果比较差。
②化学法
化学法主要是氧化法[5]和电化学法[6]。氧化法的作用原理是生成自由基直接或间接攻击难以降解的染料分子，转化得到可被降解的链化程度小、无危害作用的化合物。氧化的效率是由自由基生成速率和自由基攻击染料分子的效率来决定的。高级氧化法会产生大量自由基，羟基自由基与大部分的溶质相反应有很高的反应速率常数，但缺点是操作难度较高，催化剂成本较高。化学氧化法操作难度较低，但需要从外界补充能量且反应的利用率不高。
目录
1.前言 3
1.1引言 3
1.2 有机染料 3
1.2.1有机染料概述 3
1.2.2 有机染料的分类及危害 3
1.2.3 有机染料的处理技术 4
1.3吸附技术在水处理方面的应用 5
1.4纳米材料与一维纳米材料 5
1.4.1纳米材料概述 5
1.4.2碳纳米材料概述 6
1.4.3碳纳米材料的研究现状 6
1.4.4一维纳米材料概述 7
1.4.5一维纳米材料的制备 8
1.5本论文的研究意义和内容 9
2.实验部分 10
2.1实验与仪器 10
2.2实验方法 11
2.2.1 MnO2纳米片填充MnO2@HC中空碳纳米纤维的制备 11
2.2.2表征方法 12
2.2.3吸附效果测定方法 12
3.结果与讨论 13
3.1MnO2@HC纳米颗粒结构表征 13
3.2制作亚甲基蓝的标准曲线 15
3.3亚甲基蓝吸附平衡曲线 16
3.4吸附剂用量对材料的吸附性能的影响 17
3.5温度对材料的吸附性能的影响 18
3.6光照对材料的吸附性能的影响 19
3.7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
pH对材料的吸附性能的影响 19
4.总结 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
1.1引言
我国是一个工农业大国，近些年来，随着经济水平的逐渐提高，环境污染问题尤为严重。目前环境污染主要有大气污染、土壤污染、水污染几个方面，大气污染主要是因为工厂、餐馆等肆意排放污染物，土壤污染主要是因为生活垃圾、建筑垃圾等的堆砌，很多垃圾无法降解，长埋地下，水污染大部分是因为工厂、实验室等产生的废水未经妥善处理直接排放，严重影响了人们的生活。其中，化工生产过程中产生的废水主要是染料废水，这和我们的日常实验和生活息息相关。有机染料种类广泛，处理起来极为复杂，如何去处理这些染料废水成为了很多研究者想要去解决的一个难题。
1.2 有机染料
1.2.1有机染料概述
通过特殊途径使其他物质染成鲜明而坚实颜色的有机物，称为染料。[1]大部分染料是可溶于水的，在染色时用一定的化学处理使染料本身的溶解状态发生改变。还有一部分染料不溶于水，我们一般用于对塑料、泡沫板等进行染色。染料本身要满足一定的质量要求，即能够使特定的物质保持色泽光亮、耐久性好，并且要尽可能低的降低成本，使用起来更加方便。
随着时代的发展，有机染料在物理学和光学方面的特点逐渐被人们所熟悉，它已经逐渐被应用于其他各个领域。
1.2.2 有机染料的分类及危害
染料被人们广泛应用于服装行业，染料可以直接与衣物上的纤维发生反应，也可以借助某些媒介材料与纤维相结合，从而达到对衣物的染色效果。有机染料用途广泛，如表11。
表11有机染料的主要用途
染料种类
适用对象
酸性染料
羊毛和锦纶
阳离子（碱性）染料
聚丙烯腈纤维（腈纶）
直接染料
纤维素纤维
分散染料
各种合成纤维，如涤纶、锦纶等
活性染料
纤维素纤维、羊毛和锦纶
硫化染料
纤维素纤维
还原染料
纤维素纤维
从表 11 可以得出：染料主要被大量应用于纺织、纤维的染色、皮制品、制药等领域，据统计，每年会有上万种染料和颜料被应用于各种行业，几千万吨的染料被生产，其中20%左右的染料在使用后未经处理排放到水体中。这样的污染如果不经过严格处理，会对人体造成很大的伤害，如损伤人体皮肤结构、使消化道系统发生紊乱等，还有很多染料会诱发提高人类患癌症的概率。另外，染料未经处理被排放进水体后，可能会引起水体变化，发生氧化或者还原反应，直接导致水体缺氧，严重影响了水体生物的正常生命活动，破坏了生态链的平衡，生物体会因为缺氧而大面积死亡，导致水污染的同时会引起水体的恶臭。
1.2.3 有机染料的处理技术
目前被广泛应用于染料处理的方法有：生物法、化学法和物理法。
①生物法
生物法主要有好氧法[2]和厌氧法[3]。生物法只要是根据微生物自身降解和生物净化系统的吸附来对废水进行处理，因为大多的微生物如酵母[4]可以降解和净化不同的污染物。和其他处理方法相比，生物法具有经济、操作简单，无有害物质生成的优点，但生物法处理需要在大面积场地下进行，并且很难控制昼夜变化、气温和空气湿度等条件，难以操控，无法高效达到处理效果。另外，虽然大部分有机分子被降解，但还是有很多合成染料因为化学结构复杂，具备耐微生物降解性，基本难以降解，因此导致处理效果比较差。
②化学法
化学法主要是氧化法[5]和电化学法[6]。氧化法的作用原理是生成自由基直接或间接攻击难以降解的染料分子，转化得到可被降解的链化程度小、无危害作用的化合物。氧化的效率是由自由基生成速率和自由基攻击染料分子的效率来决定的。高级氧化法会产生大量自由基，羟基自由基与大部分的溶质相反应有很高的反应速率常数，但缺点是操作难度较高，催化剂成本较高。化学氧化法操作难度较低，但需要从外界补充能量且反应的利用率不高。
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