改性PVDF载钯铁催化还原剂制备及其对氯乙酸脱氯研究-环境科学与工程专业论文.docxVIP

Classified Index: X703.1 U.D.C: 628.1 Dissertation for the Master’s Degree in Engineering PREPARATION OF PVDF MODIFICATION SUPPORTED PD/FE CATALYST REDUCER TO DECHLORINATION OF MONOCHLOROACETIC ACID Candidate： WangShan Supervisor： Prof. Liu Huiling Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Environmental Sci. Eng. Affiliation： School of Muni. Env. Eng. Date of Defence： June，2010 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 纳米零价铁处理水体中的含氯有机物取得良好的效果，但纳米颗粒很难从 水中回收导致二次污染，因此寻求一种载体，使铁以及其他金属颗粒能固定在 载体表面成为必然趋势。本文采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜，作 为 催化还原剂的载体。主要从 PVDF 载体基体的共混改性和 PVDF 载体表面接 枝改性分别制备 PVDF 载纳米 Pd/Fe 双金属体系(Pd/Fe-PVDF)，并考察催化还 原剂的性能及对一氯乙酸(MCAA)脱氯效果。 采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X 射线 电子光谱(XPS)、接触角等分析测试手段对制备的载体及催化还原体系进行表 征，分析载体改性后表面基团的变化，表面与内部元素组成及催化还原剂的表 面形貌。 用无机纳米粒子 TiO2 共混制备改性 PVDF 载体，并对无机纳米粒子共混 量做了优化分析， 当 PVDF 载体中共混 TiO2 质量分数为 1%时，单位面积的 载铁量为 0.8032g/cm2。通过红外光谱和接触角等表征发现，改性后的 PVDF 的亲水性得到了显著的提高。制备了 Pd/Fe-TiO2/PVDF 催化还原剂，并对制 备工艺过程中的 Pd、Fe 量进行优化分析。钯化率为 0.831%时，反应 25min 脱 氯效率达到 59.75%。Pd/Fe-TiO2/PVDF 体系分别对 5mg/L，10mg/L，20mg/L MCAA 脱氯反应 120min，脱氯效率分别达到 99.9%、87%、68.88%。Pd/Fe- TiO2/PVDF 体系对 MCAA 的降解效率随着 MCAA 浓度的增加而降低，并且 MCAA 浓度对降解效率影响很大。 PVDF 载体表面改性过程分为以下三个步骤：(1)碱洗 PVDF 载体脱 HF； (2)亲核加成；(3)接枝丙烯酸(AA)。通过正交实验优化碱洗 PVDF 载体脱 HF 过程的工艺参数，得到的最佳条件： KOH 浓度 0.5mol/L ， KMnO4 浓度 2wt%，反应温度 40℃，反应时间 15min 。对接枝改性过程中 AA 用量进行优 化分析，当 AA 为 20wt% 时，脱氯效果达到达到 67.31% 。制备了 Pd/Fe- PVDF-g-AA 体系，并对制备工艺工程中的 Pd、Fe 量进行优化分析，钯化率为 0.501% ，脱氯效率到 66.34% 。 Pd/Fe-PVDF-g-AA 催化还原剂对不同浓度 MCAA 脱氯研究 Pd/Fe-PVDF-g-AA 催化还原剂分别对 5mg/L ， 10mg/L ， 20mg/Ld 的 MCAA 脱氯， 120min 的脱氯效率分别达到 84.00%， 62.09%， 53.40%。 关键词：聚偏氟乙烯；改性；钯/铁颗粒；脱氯；氯乙酸 - I - - - II - Abstract Nanoparticles iron plays an important role in reducing chlorinated organics for their efficiency and convenience, but these nanoparticles can’t retrieve effectively which lead to secondary pollution . Therefore it is necessary to find some supporter for metallic nanoparticles to be immobilized in. In th