论文简介：

毕业论文-碳纳米管和壳聚糖吸附水中全氟化合物的特性与机理研究，共90页，39621字
中文摘要
全氟化合物（PFCs）在不同行业被广泛使用，造成它们在水环境中普
遍存在。研究 PFCs 在水环境中的吸附过程，以及从源头控制 PFCs 是热点
问题。本研究通过不同碳纳米管（CNT）吸附不同 PFCs 来揭示它们在水环
境中的吸附特性和机理，通过交联多孔壳聚糖高效吸附去除污水中的不同
PFCs 来说明吸附是源头控制的有效技术。分别通过吸附动力学、等温线、
pH 值影响等大量实验，研究典型 PFCs 的吸附特性，并结合多种分析手段，
初步揭示了吸附机理。研究结果表明，碳纳米管在 pH=7 时对典型 PFCs 的
吸附量普遍低于 0.2 mmol/g，吸附量随吸附质疏水性、CNT 表面积的增大
而显著增大，随溶液 pH 增大而减小；疏水作用是 CNT 吸附 PFCs 的主要作
用力。交联壳聚糖在 pH=3 时对 PFOS 的最大吸附量可以达到 5.5 mmol/g，
是报道的最好吸附剂；静电作用和疏水作用是其主要的作用力，PFOS 在壳
聚糖上形成胶束或半胶束导致吸附量显著提高。
关键词：全氟化合物，碳纳米管，壳聚糖，吸附特性，吸附机理

ABSTRACT
PFCs are widely used for their unique physical-chemical properties. After their
entry of the environment, they are found widespread in waters around the world. It
is important to find out how the PFCs would interact with other materials in the
environment, and how to control the source of PFCs pollution. This study chooses
CNTto investigate their adsorption behaviors of PFCs in natural water enviroment,
and chooses chitosan to prove that adsorption is an effective way to control PFCs.
Lots of experiments including sorption kinetics, isotherms and pH effect were
conducted to study the sorption characteristics and to unveil the uptake mechanism
as well via some analysis. Results indicate that CNTs have the sorption capacity
below 0.2 mmol/g at pH 7.0, and the sorption capacity changes with
hydrophobicity, CNTs surface area and solution pH; hydrophobic interaction is the
main contribution to PFCs uptake. As to crosslinked chitosan, its highest adsorption
capacity of PFOS at pH 3 is 5.5 mmol/g, and it is the best adsorbent for PFOS
among other reported ones. Both electrostatic and hydrophobic interactions are
important for the sorption, and the formation of hemi-micelles and micelles on the
chitosan beads would increase the sorption capacity greatly.
Keywords: PFCs, CNTs, chitosan, adsorption characteristics, uptake mechanism

目录
第1章
引言 .... 1
1.1 研究背景... 1
1.1.1 全氟化合物（PFCs）概述 .. 1
1.1.2 PFCs 的应用与环境分布 ...... 1
1.1.3 PFCs 对环境和生物的影响 .. 3
1.2 研究现状... 3
1.2.1 PFCs 环境行为  3
1.2.2 PFCs 去除技术  4
1.2.3 PFCs 吸附机理  5
1.3 研究意义... 6
1.3.1 CNTs 吸附 PFCs......... 6
1.3.2 壳聚糖吸附 PFCs ...... 6
1.3.3 机理解释 ......... 7
1.4 研究目的与内容.. 7
1.4.1 研究目的 ......... 7
1.4.2 研究内容 ......... 8
第 2 章 PFCs 分析方法的建立 .... 9
2.1 PFCs 分析方法 ..... 9
2.1.1 材料 ...... 9
2.1.2 高浓度（ppm 级）PFCs 分析方法  9
2.1.3 低浓度（ppb 级）PFCs 检测方法 .......... 10
2.2 样品处理. 12
2.3 本章小结. 13
第 3 章 CNTs 吸附 PFCs 特性及机理 ......... 14
3.1 材料和方法........ 15
3.1.1 材料 .... 15
3.1.2 实验条件确定 .......... 15
3.1.3 吸附量的计算 .......... 17
3.1.4 不同 CNTs 及 PAC 吸附 PFOA 等温线实验 .....18
3.1.5 SWCNT 吸附不同 PFCs 等温线实验.......18
3.1.6 pH 对不同 CNTs 吸附 PFOA 和 PFOS 的影响实验 .....18
3.1.7 不同 CNTs 吸附 PFOA 动力学实验 ........19
3.1.8 竞争吸附动力学实验 .........19
3.1.9 不同溶剂中吸附 PFOA 的对比实验 .......19
3.1.10 SWCNT 吸附辛酸（OA）和 PFOA 对比实验 19
3.1.11 CNTs 纯化 ....20
3.1.12 吸附剂表征 .20
3.2 结果与讨论 ........20
3.2.1 不同 CNTs 吸附 PFOA 等温线 .....20
3.2.2 SWCNT 吸附不同 PFCs 等温线....23
3.2.3 等温线的模型模拟及解释 .24
3.2.4 pH 对不同 CNTs 吸附 PFOA 和 PFOS 的影响 .25
3.2.5 不同 CNTs 吸附 PFOA 动力学 .....27
3.2.6 竞争吸附动力学 ......28
3.2.7 不同溶剂中吸附 PFOA 的对比 ....29
3.2.8 SWCNT 吸附辛酸（OA）和 PFOA 的对比研究 .........30
3.2.9 机理解释 .......31
3.3 本章小结 .33
第 4 章 壳聚糖吸附 PFCs 特性及机理 ........34
4.1 材料和方法 ........34
4.1.1 材料 ....34
4.1.2 交联壳聚糖小球制备 .........34
4.1.3 实验条件确定 ..........35
4.1.4 吸附量的计算 ..........36
4.1.5 壳聚糖吸附 PFCs 的动力学实验..36
4.1.6 壳聚糖吸附典型 PFCs 的等温线实验.....37
4.1.7 溶液 pH 对 PFCs 吸附的影响实验 ..........37
4.1.8 交联壳聚糖表征 ......38
4.2 结果与讨论........ 38
4.2.1 pH 对 PFOS 吸附动力学的影响 ... 38
4.2.2 不同 PFOS 初始浓度对动力学的影响 ... 39
4.2.3 不同 PFCs 的吸附动力学 .. 41
4.2.4 不同壳聚糖大小对动力学的影响  42
4.2.5 竞争阴离子对壳聚糖吸附 PFOS 的动力学影响 ......... 43
4.2.6 壳聚糖不同条件下吸附 PFOS 的动力学模拟 .. 44
4.2.7 壳聚糖吸附不同 PFCs 的等温线 . 45
4.2.8 pH 对不同 PFCs 在壳聚糖上吸附的影响 .......... 46
4.2.9 吸附机理 ....... 47
4.3 本章小结. 51
第 5 章 结论与建议  53
5.1 结论......... 53
5.2 建议......... 54
插图索引.......... 55
表格索引.......... 57
参考文献.......... 58
致谢.......... 63
声明.......... 65
附录 A 外文资料的调研阅读报告  67
在学期间参加课题的研究成果... 80

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