磁性金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其對水中重金屬離子和染料的吸附性能研究.pdf

1、目前，水資源的短缺已經(jīng)成為全世界最普遍的問題之一。然而，更加不幸的是，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，它們所排放的工業(yè)廢水使得水污染問題變得日趨嚴(yán)重。其中水溶液中的重金屬和有機(jī)染料的污染尤為引人關(guān)注，這是因?yàn)榄h(huán)境中存在的重金屬和有機(jī)染料，不論是對人類的健康還是對生態(tài)環(huán)境都是極為不利的。因此，有效地去除廢水中的重金屬和有機(jī)染料對于保護(hù)人類健康和修復(fù)生態(tài)環(huán)境都具有重要的意義。吸附法由于具有操作簡單、使用成本低以及吸附劑種類廣等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛的應(yīng)用

2、在水污染治理方面，同時(shí)也取得了一定的效果。近年來，磁性材料由于具有優(yōu)異的磁性能而在眾多的吸附材料中脫穎而出。在本文中，主要通過不同的試驗(yàn)方法合成三種不同的磁性金屬氧化物納米材料，并分別研究它們對水溶液中重金屬離子或染料的吸附性能，其主要內(nèi)容如下：
　　(1)以FeCl3·6H2O與Mn(CH3COO)2·4H2O為原材料，用乙二醇作為溶劑，通過簡易的水熱方法制備出MnFe2O4納米球;然后以葡萄糖作為碳源制備出MnFe2O4@C復(fù)

3、合材料。所制備材料的形貌和微觀結(jié)構(gòu)經(jīng)過SEM和TEM表征，其表征結(jié)果顯示MnFe2O4@C復(fù)合材料的形貌是直徑約為200-300nm的微球，且一層厚度約為3-5nm的碳層均勻的包覆在MnFe2O4微球的表面。同時(shí)還探究了MnFe2O4@C復(fù)合材料對水溶液中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶液pH為8時(shí)，MnFe2O4@C磁性吸附劑對Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的去除效率分別達(dá)到了93.9％和98.2％;此外，MnFe2O4@

4、C磁性吸附劑的再生性能研究結(jié)果顯示，在循環(huán)使用三次以后，MnFe2O4@C吸附劑對Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)的去除效率仍然可以達(dá)到80％和90％以上，相比于首次使用，其去除效率只有輕微的降低。
　　(2)以Zn(CH3COO)2·2H2O與FeCl3·6H2O為原料，乙二醇為溶劑水熱合成ZnFe2O4納米球;然后以苯胺作為碳源，在冰水浴的條件下反應(yīng)，隨后再經(jīng)高溫煅燒，最終得到產(chǎn)物ZnFe2O4@C復(fù)合材料。對所合成的材料進(jìn)行XRD、B

5、ET、FT-IR、VSM、Raman、SEM和TEM等測試。同時(shí)還研究了其對水溶液中的MB染料的吸附性能。分別考察了溶液的初始pH，MB初始濃度以及吸附時(shí)間等因素對吸附效果的影響。研究結(jié)果表明，ZnFe2O4@C磁性吸附劑能有效地去除水溶液中的MB，當(dāng)溶液pH為7.5，MB濃度為5mg/L時(shí)，MB的去除效率達(dá)到了100％。此外，吸附等溫線更符合Langmuir吸附等溫式，且對MB的最大吸附量為70.5mg/g。
　　(3)以FeC

6、l3·6H2O為原料，以酚醛樹脂為碳源，通過水熱法制備出Fe3O4@C復(fù)合材料。對合成的材料進(jìn)行了XRD、Raman、FT-IR、VSM、BET、SEM和TEM等表征。此外，還對Fe3O4@C復(fù)合材料對水溶液中的MB染料的吸附性能進(jìn)行了研究。在吸附試驗(yàn)中，分別考察了溶液的初始pH，吸附劑用量，MB初始濃度以及吸附時(shí)間等因素對吸附效果的影響。研究結(jié)果顯示，在溶液pH為7時(shí)，MB的去除效率高達(dá)99％，其對MB的最大吸附量為69.9mg/g。