四氧化三鐵納米結(jié)構(gòu)(空心)微球及其復(fù)合材料的合成與鉻離子吸附性能研究.pdf

1、與發(fā)達(dá)國家曾經(jīng)面對的困境相似,隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展,由此產(chǎn)生的環(huán)境問題日益嚴(yán)重。特別是從工廠向周圍環(huán)境直接排出的工業(yè)廢水更是成為污染環(huán)境的最大隱患。因此,對工業(yè)廢水的治理一直以來都是環(huán)保部門和相關(guān)技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。其中,對于人體而言,污水中的重金屬離子不但具有高毒性和易吸收性而且可以通過食物鏈在生物體內(nèi)富集。所以,對于科研工作來說,尋找一種高效,廉價(jià),簡單的方法來治理污水中的重金屬離子是目前最亟待解決的課題。
　　長久以

2、來,人們通過各種物理化學(xué)原理以及化工操作技術(shù)開創(chuàng)了各種重金屬離子的處理方法,甚至研究了通過借助植物和微生物的吸收作用來去除污水中的重金屬離子。到目前為止,吸附法在重金屬離子去除領(lǐng)域里受到了廣泛的關(guān)注。該方法主要是利用吸附劑將重金屬離子從廢水中分離去除,從而達(dá)到凈化水體的目的。對于一般的吸附劑來說,其很難從廢液中被分離出去,因此在實(shí)際操作中它的應(yīng)用范圍受到很大限制。對于磁性吸附劑來說,通過外部磁場的控制可以將其從廢液中分離出去,從而輕易地

3、解決了材料與溶液分離困難的難題。因此,磁性吸附劑成為目前最有應(yīng)用前途的重金屬離子吸附劑。本文以四氧化三鐵材料為研究對象,通過一種新的方法合成了該材料的空心微球,并且詳細(xì)研究了該空心球的形成機(jī)制。通過一系列的吸附實(shí)驗(yàn),我們?nèi)婵疾炝嗽撍难趸F空心微球?qū)χ亟饘匐x子鉻的吸附特性。此外,我們以葡萄糖為碳源通過水熱法合成了碳包覆的四氧化三鐵核殼微球。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)在乙二醇溶液中形成的膠束為軟模版

4、,運(yùn)用溶劑熱法成功地合成了四氧化三鐵空心微球。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM),研究了在不同實(shí)驗(yàn)條件下,得到的產(chǎn)物的變化,探索了四氧化三鐵空心球的形成機(jī)制。并由此提出了膠束輔助的奧斯特瓦爾德熟化機(jī)制。以重鉻酸鉀為六價(jià)鉻源,以所合成的四氧化三鐵空心微球?yàn)槲絼?研究了常溫下該空心微球?qū)α鶅r(jià)重金屬鉻離子的吸附能力。通過研究其Langmuir和Freundlich模型下的等溫吸附曲線,發(fā)現(xiàn)該空心微球?qū)︺t的吸附為雙向吸附行

5、為,且其最大吸附能力達(dá)到了180mg/g。利用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)進(jìn)行進(jìn)一步研究,研究結(jié)果表明,該四氧化三鐵空心微球的吸附機(jī)制為物理化學(xué)過程。
　　2.基于上述研究,合成的四氧化三鐵空心微球?qū)χ亟饘巽t離子具有很大的吸附能力,但是該吸附劑的吸附機(jī)制為物理化學(xué)過程,而且進(jìn)一步的再生能力研究表明其循環(huán)使用的能力不高。其表面也容易受一些極端環(huán)境的影響。在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們合成了四氧化三鐵實(shí)心微球,并以葡