殼-核結(jié)構(gòu)鐵錳磁性吸附材料制備及對(duì)水中重金屬離子Cu2+、Pb2+吸附效能研究.pdf

1、重金屬是工業(yè)廢水中的重要組分之一。重金屬一旦進(jìn)入環(huán)境中,不能被降解,即使微量重金屬也會(huì)隨著食物鏈富集積累,濃度不斷礦大,使重金屬污染加劇,破壞生態(tài)平衡,最終危害人類健康。用吸附法處理重金屬是目前研究的熱點(diǎn)之一。錳氧化物因其具有比表面積大,等電點(diǎn)低,表面羥基豐富等特點(diǎn),對(duì)水中的重金屬具有較強(qiáng)的吸附能力。利用錳氧化物去除水中重金屬的研究引起了人們的興趣。但由于其粒徑較小,在實(shí)際應(yīng)用中存在固液分離困難、易流失等問(wèn)題,由此提出錳氧化物與磁性的鐵

2、氧化物結(jié)合,以期得到的吸附劑能夠同時(shí)具有良好的重金屬吸附效能及磁分離性能。本研究采用共沉淀法合成了具有殼-核結(jié)構(gòu)的磁性納米吸附劑Fe3O4/MnO2和Fe-Mn/MnO2,對(duì)兩種吸附劑的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)、比表面積與飽和磁化強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)表征,并研究了對(duì)水中鉛、銅離子的吸附去除效能。
　　研究結(jié)果表明,Fe3O4/MnO2和Fe-Mn/MnO2均為納米級(jí)細(xì)小顆粒,具有尖晶石結(jié)構(gòu),飽和磁化強(qiáng)度(VSM)分析表明Fe3O4/MnO2和Fe-

3、Mn/MnO2顆粒的比飽和磁化強(qiáng)度分別為54.7A·m2·kg-1、35.1A·m2·kg-1,均具有良好的磁性,可以方便快速地進(jìn)行磁分離回收;BET比表面積分別為76.5m2·g-1、113.3m2·g-1,適用于吸附研究。
　　吸附實(shí)驗(yàn)表明,兩種吸附劑對(duì)Cu2+和Pb2+具有良好的去除效果(特別是在低平衡濃度情況下)。在pH=5.0時(shí),Fe3O4/MnO2和Fe-Mn/MnO2對(duì)Cu2+的飽和吸附量分別為21.6、33.6mg

4、·g-1,對(duì)Pb2+的飽和吸附量分別為142.0、261.1mg·g-1,兩種吸附劑對(duì)Cu2+和Pb2+吸附過(guò)程符合Langmuir吸附等溫式。吸附劑對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程可分為快速和慢速兩個(gè)階段,其吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。Cu2+和Pb2+的吸附量隨著溶液pH值升高而增大,而溶液離子強(qiáng)度的變化對(duì)Cu2+和Pb2+吸附效果的影響則不大。研究結(jié)果表明,Fe3O4/MnO2和Fe-Mn/MnO2對(duì)金屬離子Cu2+和P