N摻雜磁性介孔碳的合成及其對(duì)酸-堿染料吸附性能研究.pdf

1、有機(jī)染料是水體環(huán)境的重要污染源，目前吸附是最受歡迎的水處理工藝。吸附材料的選擇是影響吸附的決定因素之一，然而，大部分的有機(jī)染料的分子尺寸很大，難以被含有大量微孔結(jié)構(gòu)的商用活性炭吸附。且活性炭在水體中極易分散，難以回收，在吸附過(guò)程中造成了二次污染。因此，尋找一種合適的吸附材料對(duì)有機(jī)染料進(jìn)行吸附顯得尤為重要。近年來(lái)，介孔碳材料憑借其較大的孔徑、較高的比表面積得到學(xué)者們的青睞。在介孔碳材料的基礎(chǔ)上引入磁性納米粒子，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)吸附劑的簡(jiǎn)單有效分

2、離回收。同時(shí)吸附劑表面官能團(tuán)可以改變吸附劑的酸堿性和親疏水性，并且和水中的有機(jī)染料的基團(tuán)發(fā)生鍵合作用，進(jìn)而影響吸附性能。本研究分為兩個(gè)部分：
　　第一部分：以苯胺為氮源和碳源，十二烷基磺酸鈉(SDS)和三嵌段共聚物PEO20-PPO70-PEO20(P123)為軟模板劑，使苯胺在Fe3O4納米顆粒表面發(fā)生氧化聚合，制備了磁性介孔復(fù)合材料Fe3O4@mPANI。經(jīng)過(guò)高溫焙燒，制備出N摻雜的磁性介孔碳材料Fe3O4@N-mC。實(shí)驗(yàn)考察

3、了Fe3O4@N-mC材料對(duì)酸性小尺寸染料甲基橙(MO)、堿性小尺寸亞甲基藍(lán)(MB)、堿性大尺寸羅丹明B(RhB)的吸附性能影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于材料特殊的孔徑結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e3O4@N-mC對(duì)3種染料的吸附量大大超過(guò)活性炭。由于表面N摻雜，材料表面堿性增強(qiáng)，有利于對(duì)MO的選擇吸附。而Fe3O4磁性中心的引入增加了材料的循環(huán)回收性能。通過(guò)Fe3O4@N-mC對(duì)染料的吸附動(dòng)力學(xué)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)吸附反應(yīng)的決速步是介孔碳對(duì)染料化學(xué)吸附和顆粒擴(kuò)散步驟。

4、>　　第二部分：以Fe3O4@mSiO2材料為硬模板，環(huán)境友好的尿素和葡萄糖作為氮源和碳源，制備出N/O摻雜的介孔碳材料FexOy@N-O-mC；同時(shí)，采用相同的方法制備出O摻雜的介孔碳材料FexOy@O-mC；分別考察了其對(duì)MB、MO、RhB的吸附性能。與商業(yè)活性炭對(duì)比，發(fā)現(xiàn)材料特殊的孔結(jié)構(gòu)及含氧官能團(tuán)可以顯著提高染料的吸附量。N摻雜介孔碳材料FexOy@N-O-mC較FexOy@O-mC對(duì)酸性染料表現(xiàn)出較強(qiáng)吸附性能。Fe3O4磁性中