用于水中染料處理的磁性納米材料的制備與應(yīng)用.pdf

1、伴隨現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，有機(jī)染料被應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域，其復(fù)雜的芳香族分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致染料很難被自然降解。因而，從廢水中去除染料已成為當(dāng)下環(huán)境治理的難題之一。目前，應(yīng)用在染料污水處理方面主要的技術(shù)有吸附法、絮凝法、富集法、氧化法，膜過濾法以及生物降解法等。其中吸附法因原料來源豐富、使用成本低、操作過程簡單等優(yōu)點(diǎn)，成為研究熱點(diǎn)之一。廉價(jià)易得的磷酸鹽材料對水體中的染料具有優(yōu)良的吸附性能，與磁性成分的引入將會(huì)使得該類吸附材料快捷回收，防止對水體造成

2、二次污染，同時(shí)能再次循環(huán)使用，降低成本。因此，獲得具有磁性的磷酸鹽納米吸附材料將具有良好研究價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用前景。本文以Fe304亞微米顆粒為磁性成分，與磷酸鹽結(jié)合生成復(fù)合納米材料，對其可控制備、表征、水溶液中染料吸附特性及機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體研究內(nèi)容包括以下三個(gè)部分:
　　1.用水熱法制備磁性磷酸鋇納米片并用SEM、EDS、TEM、SAED、XRD、XPS和PPMS等對其進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)研究了磁性磷酸鋇納米片吸附甲基藍(lán)染料

3、時(shí)，pH、溫度、吸附劑量、吸附時(shí)間以及染料初始濃度的影響。數(shù)據(jù)擬合表明動(dòng)力學(xué)和等溫線分別符合二級動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir模型。對甲基藍(lán)染料的飽和吸附量可達(dá)334.5mg/g，磁性回收后，5次循環(huán)使用，吸附量仍可達(dá)到初始飽和吸附量的92.3％。吸附機(jī)理研究表明氫鍵和離子鍵的作用是磁性磷酸鋇與甲基藍(lán)之間的主要作用力。
　　2.用水熱法制備磁性羥基磷酸鍶納米棒并用SEM、TEM、XRD、XPS和PPMS等對其進(jìn)行了表征。系統(tǒng)的研究了

4、其對水中剛果紅染料的吸附特性，研究結(jié)果表明該吸附過程為單層吸附，吸附等溫線符合Langmuir模型，其對剛果紅染料的飽和吸附量可達(dá)396 mg/g，吸附動(dòng)力學(xué)符合二級動(dòng)力學(xué)模型。熱力學(xué)參數(shù)（吉布斯自由能、熵、焓）研究表明該吸附過程是自發(fā)放熱過程。吸附機(jī)理為氫鍵和離子鍵的相互作用。經(jīng)5次循環(huán)使用后，吸附量仍可達(dá)到初始飽和吸附量的89％。
　　3.用水熱法制備磁性磷酸鍶鋇復(fù)合納米棒并用SEM、EDS、TEM、SAED、HRTEM、XR

5、D和FT-IR等對其進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)研究了pH、溫度、吸附時(shí)間和染料初始濃度對吸附酸性品紅染料的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磁性磷酸鍶鋇復(fù)合納米棒對水中酸性品紅的最大吸附量為1590 mg/g。吸附等溫線符合Freundlich模型。吸附動(dòng)力學(xué)符合二級動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)二級動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算吸附量為909 mg/g，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)值接近。磁性磷酸鍶鋇復(fù)合納米棒吸附酸性品紅歸因于氫鍵、離子鍵和化學(xué)沉降的綜合作用。并且吸附劑被使用5次后的吸附容量仍可達(dá)到初始飽