环境聚合材料演讲课件

聚吡咯/2,5-二氨基苯磺酸合成材料选择性去除水溶液中的Cr(VI)1研究背景2实验过程及分析3结语1.研究背景广泛的采矿和工业活动释放重金属离子进入环境，并在生物体和食物链中积累。而铬就是其中的一种，铬是一种主要的重金属污染物，通常发生在工业废水中，它被用于一系列的产品和应用。来源皮革鞣制铬镀电木材保存合金制造染料油漆水生环境中铬的存在形态：Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)两者的区别：Cr(Ⅲ)：既没有毒性性，也是不是致癌物；Cr(Ⅵ)：在环境中不仅是剧毒物质，还具有迁移性。Cr(VI)是一种有效的诱变剂和致癌物，会影响皮肤，使身体的一系列疾病，肺、肝、肾和胃。限量值：饮用水≤0.05mg/L，地表水≤0.1mg/L，常规水处理铬的去除工艺1）化学沉淀法2）离子交换法3）电化学沉积法4）气浮法本次实验研究选用吸附法，目前吸附法已被确定为一种理想的去除技术，其高效、经济、可行和环保用活性炭作吸附剂吸附去除水溶液中的Cr(Ⅵ)是应用最广泛，但是其价格较贵，选择性较差；从工业或农业废弃物中获得吸附剂，其对Cr(Ⅵ)吸附性能较差，且不容易再生利用。目前聚合物引起广泛注意，因为具有电引力，电化学性，良好的稳定性，无毒，易于生产，成本低等优势。PPy（聚吡咯）具有多孔结构、形态可调、独特的氧化还原、不溶性、离子交换使Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)等性质。PPy在水中的分散性并不好，因为在较强的π-π*作用下易于形成不规则的团块，而为了防止结块和增大比表面积，所以研究对其改性处理。2.实验过程及分析2.1实验材料1)吡咯单体(Py)，真空蒸馏2)无水氯化铁（Ⅲ）（FeCl3）3)

2,5-二氨基苯磺酸(DABSA)4)盐酸5)氢氧化钠6)重铬酸钾7)

1,5-二苯基卡巴肼2.2PPy/DABSA的合成PPy/DABSA复合材料是由以FeCl3为氧化剂在Py和DABSA的原位化学氧化聚合。实验步骤：1)称取0.3gDABSA，溶解于120mL去离子水中；2)加入0.6mLPy，室温搅拌；3)加入6.6g三氯化铁，搅拌15min;4)静置一夜5)过滤得到聚合物材料，用去离子水和丙酮清洗6)将聚吡咯材料于60摄氏度进行干燥，直至得到1g材料2.2PPy/DABSA复合材料吸附Cr（VI）特性研究Fig.1(A)ATR-FTIRspectraof(a)PPy,(b)PPy/DABSAcompositeand(c)PPy/DABSAcompositeafterCr(VI)adsorption,C=CC-NC-HC-HC-NS=OC-S红外光谱分析研究聚吡咯、PPy/DABSA复合材料吸附Cr(VI)前后的化学成分。Fig.1(B)XPSsurveyspectraofPPy/DABSAcompositebeforeandafterCr(VI)adsorptionXPS研究PPy/DABSA复合材料吸附Cr(VI)前后的元素组成。FE-SEM研究聚吡咯和PPy/DABSA的表面形态。Fig.2FE-SEMimagesof(A)PPyhomopolymerand(B)PPy/DABSAcompositeEDX研究聚吡咯、PPy/DABSA复合材料吸附Cr(VI)前后的元素组成。Fig.3.(A)EDXspectraof(a)PPy,(b)PPy/DABSAcompositeand(c)PPy/DABSAcompositeafterCr(VI)adsorptionXRD对聚吡咯、PPy/DABSA的研究Fig.3.(B)XRDpatternsfor(a)PPyand(b)PPy/DABSAcompositeTGA对聚吡咯、PPy/DABSA的研究Fig.3.(C)XRDpatternsfor(a)PPyand(b)PPy/DABSAcomposite2.2pH值对PPy/DABSA复合材料吸附Cr（VI）的影响Fig.4.(A)EffectofpHonCr(VI)adsorptionby(a)PPyhomopolymerand(b)PPy/DABSA溶液pH影响吸附剂的表面电荷和金属离子形态。Fig.4.(C)PlottodeterminethepHPZCforPPy/DABSAcomposite.Zata电位图PossiblemechanismforCr(VI)removalbyPPy/DABSAcomposite.pH=2时PPy/DABSA复合材料吸附Cr(VI)反应机理2.3吸附剂量的影响58%100%C(Cr)=100mg/LEffectofadsorbentdoseonCr(VI)adsorptionbyPPy/DABSAcomposite.2.3吸附等温线吸附等温线对于实验设计和有效运行中研究吸附剂和吸附物之间的影响必不可少。Fig.5.(A)AdsorptionequilibriumisothermsforCr(VI)removalbythePPy/DABSAcompositeandfitofdatatonon-linearLangmuirandFreundlichisothermmodels;(B)FitofdatatolinearizedLangmuirisothermmodel.等温线是根据两个常见等温线模型获得的，即朗缪尔吸附等温模型和弗罗因德利希吸附等温模型。非线性和线性方程依次为：式中：qm(mg/g)—朗缪尔模型的最大吸附量；

b(L/mg)—朗格缪尔常数；

KF(mg/g)—弗罗因德利希吸附常数2.4热力学研究热力学参数与吸附过程相关，熵变，焓变，自由能变通过等温数据进行计算。方程为：式中：R(J/mol/K)—气体常数；

m(g/L)—吸附剂的量；

Kc(mg/g)—平衡常数；PlottoobtainthermodynamicparametersforCr(VI)adsorptionbythePPy/DABSAcompositePlottoobtainthermodynamicparametersforCr(VI)adsorptionbythePPy/DABSAcomposite2.5吸附动力学在实际的工业废水处理中吸附剂应具有高效的吸附能力，并表现出快速的吸附动力学才认为是切实可行的。Fig.6.(A)EffectofcontacttimeonCr(VI)removalbythePPy/DABSAcompositefordifferentinitialconcentrationsandfitofdatatopseudo-first-orderandpseudo-secondorderkineticmodels,(B)Fitofdatatolinearizedpseudo-second-orderkineticmodel.拟一级动力学方程和拟二级动力学方程。非线性和线性方程依次为：式中：qe(mg/g)—吸附平衡时的吸附量；2.6离子共存的影响含有工业废水也同样含有大量的其他金属离子，可以与Cr(VI)产生吸附位点竞争关系，并降低Cr(VI)去除率。比如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cl-、NO3-、SO42-。Fig.7.(A)Effectofco-existingionsontheremovalofCr(VI)byPPy/DABSAcompositeFig.7.(B)Adsorption-desorptioncycles2.7解吸/再生研究在工业废水处理中，吸附剂的再生和再利用是经济可行性的重要因素。3.结语用DABSA对PPy进行改性是通过原位化学氧化聚合吡咯和2,5-二氨基苯磺酸实现的。聚吡咯/DABSA复合材料对Cr（VI）的吸附容量最高为303mg/g（25℃）且pH值为2。水溶液中聚吡咯/DABSA复合材料对Cr（VI）具有较高的选择性。热力学研究表明吸附过程是吸热和自发的。动力学数据