磁性碳納米管復(fù)合材料對(duì)金屬離子和苯酚的吸附研究.pdf

1、隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，許多地區(qū)的環(huán)境和水源出現(xiàn)了不同程度的污染，日常飲用水和工業(yè)用水中金屬離子和有機(jī)污染物的含量明顯增加，水質(zhì)安全嚴(yán)重影響人類的健康發(fā)展。鉛和鋅是自然界存在的金屬元素，而苯酚是工業(yè)中常見的有機(jī)物，它們的大量使用增加了環(huán)境水體中金屬離子和苯酚的含量。
　　以往的研究表明即使經(jīng)過處理的污水，其水中仍含有少量的金屬離子和酚類等有機(jī)污染物，雖然其含量較少但達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的方法很難去除干凈。為此，本文以具有很高比表

2、面積的碳納米管(MWCNTs)為原材料，采用具有磁性的金屬氧化物和對(duì)金屬離子和酚類等有機(jī)污染物具有很高吸附活性的氨基和硫醇基改性的方法，制備出了N2H4-SH-Fe3O4/O-MWCNTs復(fù)合材料，并且研究了它對(duì)鉛離子、鋅離子和苯酚的吸附性能和吸附機(jī)理。
　　本文采用水熱法將四氧化三鐵均勻負(fù)載到碳納米管的表面，然后將氨基和硫醇基包覆到磁性碳納米管的表面；通過對(duì)復(fù)合材料表征分析得到四氧化三鐵均勻負(fù)載到碳納米管表面，氨基和硫醇基包覆于

3、磁性碳納米管的表面。
　　通過對(duì)水中鉛離子、鋅離子和苯酚的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究了 N2H4-SH-Fe3O4/O-MWCNTs復(fù)合材料對(duì)金屬離子和苯酚的吸附性能，同時(shí)研究了pH值，吸附時(shí)間、溫度對(duì)靜態(tài)吸附過程的影響。結(jié)果表明，pH為6時(shí)，復(fù)合材料對(duì)鉛離子和鋅離子的最大吸附容量可達(dá)到199.6mg/g和179.2mg/g，對(duì)苯酚的最大吸附量可達(dá)到56.2mg/g。仍在pH為6的情況下，研究了不同吸附時(shí)間對(duì)鉛離子、鋅離子和苯酚吸附容量的

4、影響，實(shí)驗(yàn)表明在30min時(shí)吸附達(dá)到平衡，平衡吸附量分別為196mg/g、170mg/g和37mg/g。通過熱力學(xué)研究得到，碳納米管復(fù)合材料對(duì)金屬離子和苯酚的吸附屬于自發(fā)的吸熱過程；本研究還對(duì)吸附過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果表明，碳納米管復(fù)合材料對(duì)金屬離子和苯酚的吸附符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)速率方程；根據(jù)吸附等溫線顯示吸附過程符合Freundlich模型，吸附屬于連續(xù)的多分子層吸附；通過溢出實(shí)驗(yàn)和再生實(shí)驗(yàn)，表明復(fù)合材料具有很好的穩(wěn)定性和重復(fù)利用性。