中空球状氧化铜的制备及其对甲基蓝的吸附性能研究

【摘要】本文分别以氯化铜、硝酸铜、硫酸铜和乙酸铜为铜源、氨水等为原料,以海藻酸钠为骨架,采用水热合成法制备了氧化铜,并对制备工艺条件进行了探索,最终得到吸附效果最佳的中空球状氧化铜。在对合成的中空球状氧化铜进行结构表征的基础上,系统研究了它对甲基蓝的吸附性能。深入探讨了甲基蓝的初始质量浓度、吸附剂氧化铜的加入量、吸附介质的pH值和温度对吸附性能的影响,并利用Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温方程、准一级动力学方程和准二级动力学方程对吸附过程进行拟合。以氧化铜样品吸附甲基蓝的吸附量作为参考,通过实验最终确定最佳的制备工艺条件为：以乙酸铜作为铜源,水热反应时间为12h,水热反应温度为160℃。XRD测试结果表明,合成样品的衍射峰与标准单晶相氧化铜一致,符合标准卡片JCPDS48-1548。FE-SEM图谱分析表明制备的氧化铜样品为大小不一的中空球状颗粒,直径约为1.6μm,由20～80nm的小颗粒自组装形成。TEM图分析表明合成的氧化铜样品为中空结构的球状颗粒。EDS测试表明,合成的样品只含有铜和氧两种元素，且元素比例基本为1：1。该工艺制备的氧化铜对100mg/L甲基蓝的平衡吸附量为74.8mg/g。中空球状氧化铜对甲基蓝的吸附实验表明,其对甲基蓝具有较好的吸附效果,最大吸附量约为250mg/g；反应适宜pH值为5～9；吸附30min已达到吸附平衡；在15～45℃范围内,升高温度有利于吸附；加大氧化铜样品用量,吸附量增加,但增速逐渐减慢；在甲基蓝浓度为50-250mg/L范围内,吸附量随其浓度的增加而增加。Freundlich经验式比较适合氧化铜对甲基蓝吸附过程的描述,甲基蓝分子被吸附主要为多分子层物理吸附。AG小于零,表明吸附过程是白发进行的；△H大于零,说明本实验中的吸附过程伴随吸热,提高温度有利于吸附过程的进行；AS大于零,表明吸附过程中体系混乱度增加；|△H|<I|T△S|,表明氧化铜对甲基蓝的吸附过程是熵驱动过程。准二级动力学方程能较好地描述中空球状氧化铜对甲基蓝的吸附动力学。研究结果表明,通过水热法合成的中空球状氧化铜对甲基蓝具有良好的吸附效果,可作为安全、高效的吸附材料,应用于印染废水处理。
【作者】朱五一；
【导师】张琳萍；
【作者基本信息】东华大学，纺织化学与染整工程，2014，硕士
【关键词】中空球状氧化铜；甲基蓝；吸附动力学；吸附热力学；

【参考文献】
[1]谢畅.麦金太尔德性正义观研究[D].湖南师范大学,伦理学,2014,硕士.
[2]段有强.铵态氮、硝态氮及其配施对冬小麦氮素利用及籽粒蛋白质品质的影响[D].河南科技大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士.
[3]徐飞飞.苯丙氨酸取代杯[4]芳烃键合柱的制备及其在毛细管电泳中的应用[D].郑州大学,分析化学,2013,硕士.
[4]祝效普,梁洪峻.序列模式挖掘在网络业务流分析中的应用[J].计算机应用,2004,08:66-68.
[5]陈芝国.浅论文学中的历史感现象[D].首都师范大学,文艺学,2004,硕士.
[6]董睿智.基于HHT的微机保护算法研究及其平台开发[D].华中科技大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[7]陈烁.电子书包比较研究及原型设计[D].首都师范大学,教育技术学,2014,硕士.
[8]杨玲.可撤销的指纹模糊金库算法[D].杭州电子科技大学,信号与信息系统,2013,硕士.
[9]朱明.国有企业集团资金集中管理研究[D].华东理工大学,高级工商管理（EMBA）（专业学位）,2013,硕士.
[10]刘曙楠.学龄前儿童二维空间式样分析能力的实验研究[D].鲁东大学,应用心理（专业学位）,2014,硕士.
[11]刘志强.基于应用服务器的企业级应用安全体系的研究[D].西北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[12]李秀丽.NiO-Cr_2O_3-SiC高发射率涂层的制备及性能优化[D].哈尔滨工业大学,物理化学,2014,硕士.
[13]高松,苏培玺,严巧娣,丁松爽,张岭梅.C_4荒漠植物猪毛菜与木本猪毛菜的叶片解剖结构及光合生理特征[J].植物生态学报,2009,02:347-354.
[14]张忠良.基于启发式算法的关键链项目调度方法研究[D].沈阳理工大学,企业管理,2012,硕士.
[15]刘向锋,张洪伟,牟锐,胡常忠.数据挖掘在销售管理系统中的设计和实现[J].计算机应用研究,2004,06:189-192.
[16]刘烈.基于Linux的视频服务器开发[D].济南大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[17]冯晓鸣.论知识经济下我国传统私营中小企业的应对策略[D].华北电力大学（北京）,2003.
[18]姜怀东.辽化公司聚烯烃树脂市场营销策略研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[19]霍桂利,孙丽芳.基于学生课程间关联规则的挖掘系统的实现[J].太原经济管理干部学院学报,2004,02:148-149.
[20]苑克晶.他克莫司治疗狼疮性肾炎的系统评价[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[21]范新丰.自适应多层非线性预测控制算法的研究[D].燕山大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[22]王真.入射照明激光对激光扫描共聚焦显微镜成像影响的研究[D].北京交通大学,光学工程（专业学位）,2013,硕士.
[23]姚丽丽,史海波,刘昶.半导体封装测试生产线排产研究[J].自动化学报,2014,05:892-900.
[24]薛美英.基于B/S模式的自适应远程教育平台研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[25]刘力搴.DRAMBUIE模式应用于东海波浪潮汐作用下冲刷过程的预测[D].中国科学院研究生院（海洋研究所）,物理海洋,2013,硕士.
[26]樊冰.海事行政处罚中“违法所得”问题研究[D].宁波大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[27]王流励.手机支付系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[28]何鑫,陈宁,方健成,张梅,黄俊能,罗坚义.稀HNO_3对银纳米线薄膜电极光电性能影响的研究[J].人工晶体学报,2013,08:1637-1642.
[29]周海灵.政务信息网络多层次安全保密系统方案设计[D].四川大学,电子与通信工程,2003,硕士.
[30]于雪梅.加工中心几何精度立体检验的研究[D].沈阳工业大学,机械制造及其自动化,2003,硕士.
[31]薛静.领导-成员交换、任务特征与组织公民行为的关系研究[D].杭州电子科技大学,企业管理,2014,硕士.
[32]贺红豆.油画写意语言的研究与实践[D].山东师范大学,艺术（专业学位）,2013,硕士.
[33]刘丽芳.线性码与结合方案[D].河北师范大学,基础数学,2012,硕士.
[34]李杨.论金融创新产品的法律监管[D].河北经贸大学,国际法,2013,硕士.
[35]刘梦云.基于多目标和声搜索算法的给水管网优化设计的研究[D].浙江工业大学,2013.
[36]李亚伟.CDKN2A与EGFR基因在胶质细胞瘤中的表达及对化疗敏感性的影响[D].中南大学,临床医学,2013,博士.
[37]罗冠.碳源对静置/好氧/缺氧SBR（SOA-SBR）脱氮除磷性能的影响[D].湖南大学,环境工程,2014,硕士.
[38]王霞.我国草原荒漠化治理法律对策研究[D].石家庄经济学院,环境与资源保护法学,2014,硕士.
[39]陈庆丰.岩石中不等长多裂纹起裂及扩展规律试验研究[D].中国矿业大学（北京）,岩土工程,2014,博士.
[40]赵德生.基于和谐管理理论的90后大学生管理模式研究[D].长春师范大学,思想政治教育,2013,硕士.
[41]刘荣萍.柑桔抗Alternaria alternata遗传分析及QTL定位[D].西南大学,微生物学,2014,硕士.
[42]马千越.解析赵晓生太极作曲系统对音高材料的控制[D].西安音乐学院,和声,2013,硕士.
[43]冯清澄.一种新颖的相位检测方案[J].电讯技术.1991(03)
[44]姜求宇,廖森,王建设,关裕时,罗芬,张开芬.新法合成碳酸锌纳米晶及其数据挖掘[J].过程工程学报,2005,01:82-85.
[45]赵刚.变胞运动链的构型综合与演化研究[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[46]周丽.促进我国环保投资发展的财税政策研究[D].山东财经大学,财政学,2012,硕士.
[47]刘国庆.基于钢轨闪光焊闪光声音信号的采集与分析[D].西南交通大学,材料加工工程,2013,硕士.
[48]方阳春.工作压力和社会支持对高校教师绩效的影响[J].科研管理,2013,05:136-143.
[49]吴会庆.村镇银行组织模式研究[D].山东财经大学,金融学,2012,硕士.
[50]赵海第.高特质焦虑高中生的认知加工偏向研究[D].河北师范大学,心理健康教育,2013,硕士.