多孔碳材料制备及吸附废水抗生素的研究.doc

多孔碳材料制备及吸附废水抗生素的研究近年来,抗生素滥用导致的水体污染问题受到了广泛的关注。吸附法相比于化学、生物处理方法具有操作简便、成本低、利用率高等特点,已经被广泛的应用在处理废水中残留抗生素的问题。多孔碳材料由于其具备比表面积大、孔隙结构发达、化学稳定性高等特点,在吸附、载药、药物传递释放、催化等方面展现了潜在的应用前景。本论文制备了不同形貌的多孔碳作为吸附剂,并研究其吸附抗生素的性能。主要研究内容如下:(1)利用废弃塑料聚苯乙烯(PS)作为碳源制备三维结构多孔碳。由于PS在高温下容易被完全分解而不残留碳。因此我们通过交联的方法,提高了其聚合程度。主要采用四氯化碳作为溶解剂和交联剂,在氯化铝催化剂的作用下,溶解的聚苯乙烯进一步进行交联反应,在反应过程中加入硅球,为其创造丰富的孔结构。最终对该材料进行了吸附性能的测试,并探究了其循环利用性能。(2)利用废弃塑料聚乙烯(PE)为碳源,制备大的碳纳米笼。首先将PE和镁粉直接进行简单的混合,然后在不同温度下进行碳化和去除模板,得到大的碳纳米笼。在600°C下碳化的样品表现出较高的比表面积(1434m~2/g)和均匀的孔径分布。最终结合吸附动力学和吸附等温线探究了不同温度下碳化的样品的吸附性能。(3)以碳纳米管(CNT)为模板,间氨基苯酚树脂为碳源,制备了管状的复合多孔碳材料。其中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为修饰剂和分散剂,在氨水的催化下促进间氨基苯酚树脂在CNT表面进行均匀的包覆。由于聚合时间短,树脂内部组分不均匀,通过丙酮的溶解及碳化得到一层薄薄的多孔碳包覆的CNT复合材料。最后探讨了该材料对头孢氨苄的吸附性能,结合吸附动力学和吸附等温线进一步分析了吸附效果及应用前景。(4)以间苯二酚/甲醛(RF)树脂球为碳源及单一模板,通过溶解保护的策略,可控的制备了具有不同内部结构的碳球。间苯二酚单体和甲醛在氨水的催化下快速聚合,形成一个内部组分不均匀的RF树脂球。加入丙酮,低聚树脂溶解,与溶液中的CTAB共同组装,在树脂球外部形成一个致密的壳,阻止了丙酮进一步的溶解内部的树脂,通过调控丙酮的用量,实现了核壳型,蛋黄型和空心型碳球的可控制备。最终研究了不同结构的碳球对水中头孢氨苄的吸附性能,空心球表现出了相对优异的吸附性能。