非氧化磁性多壁碳納米管吸附去除水中莠去津和Cu(II)的研究.pdf

1、目前，有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染非常普遍，是構(gòu)成環(huán)境污染最重要的來源之一，碳納米管由于具有大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，在去除有機(jī)污染物和重金屬方面有很好的應(yīng)用前景，但不易從溶液中分離。然而，考慮到磁分離技術(shù)是一種有效的水處理技術(shù)，如果將碳納米管賦予磁性，所形成的磁性碳納米材料將具備強(qiáng)大的吸附性能和易于分離的雙重特性。
　　本課題將多壁碳納米管的吸附性能與磁性分離技術(shù)相結(jié)合，制備了一種新型的非氧化磁性多壁碳納米管復(fù)合型吸附劑(MMWC

2、NTs)，并將之用于吸附去除水中（超純水、自來水、江河水）的莠去津和Cu(Ⅱ)污染物，并通過實(shí)驗(yàn)對吸附條件進(jìn)行了優(yōu)化。本文的具體研究工作及成果主要包括以下4個部分內(nèi)容:
　　第1部分為非氧化磁性多壁碳納米管吸附劑的制備及表征。主要介紹了利用化學(xué)共沉淀方法制備吸附劑的過程，以及對吸附劑的表征分析包括掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、熱重量分析(TGA)、BET比表面積(SSA)、X射線光電子能譜(XPS)、飽和磁化強(qiáng)度、Ze

3、ta電位測定。結(jié)果表明:鐵氧化物納米顆粒成功地覆蓋在多壁碳納米管表面，形成了MMWCNTs;鐵氧化物在MMWCNTs中的含量約為20％;MMWCNTs的比表面積為138.66m2g-1;MMWCNTs等電點(diǎn)為5.2;MMWCNTs的飽和磁化強(qiáng)度為8.06emug-1，易于磁性分離。
　　第2部分和第3部分分別為非氧化磁性多壁碳納米管吸附去除水中莠去津和Cu(Ⅱ)的研究。分別考察了MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附動力學(xué)、吸附

4、等溫線、吸附劑劑量對吸附的影響、初始pH值對吸附的影響，還分別研究了在實(shí)際水樣（如自來水、江河水）中MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的去除效果。此外還分別考察了吸附劑的循環(huán)利用性。結(jié)果表明:最優(yōu)的吸附劑劑量為0.2g/L;超聲預(yù)處理有利于MMWCNTs對莠去津或Cu(Ⅱ)的吸附;強(qiáng)酸性環(huán)境對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附都有不利的影響;MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附都很迅速，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都符合擬二級動力學(xué)模型;MMWCNTs對莠去

5、津和Cu(Ⅱ)都具有較強(qiáng)的吸附效果，最大吸附容量分別為40.16mgg-1和38.91mgg-1，F(xiàn)reundlich等溫線對莠去津的吸附擬合程度更高，而Langmuir等溫線對Cu(Ⅱ)的吸附擬合程度更高;MMWCNTs適用于實(shí)際水體中莠去津和Cu(Ⅱ)污染物的去除，具有很好的應(yīng)用前景;MMWCNTs可以通過20％的酸性乙醇(pH3.0)進(jìn)行有效地再生，具有很好的重復(fù)利用性。
　　第4部分為非氧化磁性多壁碳納米管共同吸附去除水中

6、莠去津和Cu(Ⅱ)的研究，考察了莠去津和Cu(Ⅱ)在吸附過程中的相互作用和影響。共同吸附實(shí)驗(yàn)分為兩部分:一部分是同時吸附莠去津和Cu(Ⅱ)，另一部分是先后吸附莠去津或Cu(Ⅱ).結(jié)果表明Cu(Ⅱ)對莠去津的吸附有抑制作用，MMWCNTs優(yōu)先吸附Cu(Ⅱ)。
　　本論文用自行制備的非氧化磁性多壁碳納米管復(fù)合型吸附劑去除水中的莠去津和Cu(Ⅱ)，對于有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染廢水處理這一領(lǐng)域?qū)⑹怯幸娴奶剿?，具有十分重要的理論指?dǎo)意義和明顯