磁性納米材料在有機(jī)染料污染物去除中的應(yīng)用研究.pdf

1、紡織印染工業(yè)作為中國具有優(yōu)勢的傳統(tǒng)支柱行業(yè),是一個用水量大、廢水有機(jī)物含量高、污染高的行業(yè)。紡織印染工業(yè)排放的織布廢水、印花廢水、絲光廢水、漂白廢水、染色廢水、整理廢水等對環(huán)境造成了極大的污染。據(jù)統(tǒng)計,我國日均排放印染廢水量為3000-4000千噸,是各行各業(yè)中的排污大戶。尤其是近幾年,隨著印染加工技術(shù)的進(jìn)步和染料工業(yè)的發(fā)展,染料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了大大的提高,再加上各種新型助劑的不斷使用,使得印染廢水中包含有大量難生化降解的有機(jī)物,大大

2、增加了印染廢水的處理難度。因此,開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的印染廢水處理技術(shù)已成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題。印染廢水處理新技術(shù)的開發(fā)對于環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡的維持起到極其重要的作用。本研究采用不同的方法、不同的材料對造成印染廢水污染的幾種典型物質(zhì)如亞甲基藍(lán)(MB)和羅丹明B(RhB)的去除進(jìn)行了研究,通過考察各項岡素對有機(jī)污染物去除效果的影響,選擇最優(yōu)實驗條件,實現(xiàn)了對目標(biāo)物有效的去除。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)合成了普魯士藍(lán)(PB)修飾的

3、γ-Fe2O3(PBMNPs)磁性納米粒子,通過FF-IR、XRD、TEM等各種手段對其進(jìn)行了表征,并將PBMNPs用于催化降解有機(jī)染料MB。實驗結(jié)果表明,當(dāng)以PBMNPs作為過氧化物模擬酶催化荊、H2O2作為氧化荊時,MB可在較寬的pH范圍(3-10)內(nèi)被有效降解。在最佳實驗條件下,MB在120分鐘之后可以被完全去除,同時化學(xué)需氧量(COD)和總有機(jī)碳(TOC)的去除效率分別為53.6%和35%。PBMNPs還表現(xiàn)出較高的磁性、耐高溫

4、性、很好的儲存穩(wěn)定性和操作穩(wěn)定性,它可在外加磁場作用下被快速分離。最后,我們對MB的可能降解機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 (2)合成了CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物,通過XRD和TGA對復(fù)合物進(jìn)行了表征,并將其用于吸附有機(jī)染料MB和RhB。我們對溶液pH的影響、吸附動力學(xué)、不同溫度下的吸附等溫線以及CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物的重復(fù)利用都進(jìn)行了仔細(xì)的研究。實驗結(jié)果表明,CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物可以有效的吸附MB和R

5、hB。CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物對MB和RhB的吸附都可以用Langmuir和Freundlich吸附模型進(jìn)行擬合,CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物對MB的吸附容量為107.04mg/g大約是它對RhB吸附容量(58.51mg/g)的2倍。而且,CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物對MB和RhB的吸附過程都符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。另外,我們還發(fā)現(xiàn)CoFe2O4-AC磁性納米復(fù)合物可以重復(fù)使用且具有很好的磁性易于分離。它是去除有機(jī)染

6、料污染物的一種非常具有應(yīng)用潛力的磁性吸附劑。
　　 (3)合成了Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物,通過XRD、FT-IR以及TGA對其進(jìn)行了表征,并將Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物用于對有機(jī)染料MB的去除過程中。實驗結(jié)果表明,Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物去對MB的去除效率大于Fe3O4和MWCNTs分別對MB的降解去除率和吸附去除率。我們對影響反應(yīng)的各種條件包括H2O2的濃度、Fe3O4-MWCNTs的濃

7、度、溶液的pH值以及溫度進(jìn)行了探討,同時對反應(yīng)過程中的TOC變化進(jìn)行了檢測。在最佳實驗條件下,97.41%MB在12小時后可以被去除。最后,我們對Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物進(jìn)行了循環(huán)使用,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物在經(jīng)過循環(huán)使用兩次后去除效果沒有變化,仍可以達(dá)到100%,當(dāng)繼續(xù)循環(huán)使用至五次之后,去除效率逐漸降低到79.96%。Fe3O4-MWCNTs磁性納米復(fù)合物可能成為處理染料廢水的一種很有應(yīng)用