磁性載鈷有序介孔碳的制備及其去除水體羅丹明B的研究.pdf

1、本課題針對目前日益嚴(yán)重的水環(huán)境污染現(xiàn)象，利用介孔碳的大比表面積和特定孔徑等特性以及磁性納米粒子在固液分離方面的優(yōu)勢，制備出負(fù)載鈷納米粒子的磁性有序介孔碳復(fù)合材料，用于高效去除水體染料羅丹明 B，從而改善水環(huán)境。本研究主要圍繞磁性載鈷有序介孔碳的制備及其在染料廢水中的應(yīng)用而展開的，并深入研究了吸附劑去除羅丹明 B的吸附機(jī)理，同時探討了它在工業(yè)廢水處理方面實際應(yīng)用的潛在價值。
　　本文利用后浸漬法制備出磁性載鈷有序介孔碳(Co/OMC

2、)。具體地，采用傳統(tǒng)水熱合成法制備出有序介孔硅 SBA-15，后以其為模板，蔗糖為碳源，在強(qiáng)酸條件下途經(jīng)熱聚合、高溫炭化形成有序介孔碳(OMC)，再以 OMC為基體，硝酸鈷為金屬源，利用浸漬、熱聚合手段將 Co納米粒子負(fù)載在OMC上，從而形成磁性載鈷有序介孔碳(Co/OMC)。其SEM和TEM電鏡圖證實有序介孔碳呈棒狀結(jié)構(gòu)，介孔碳條紋排列整齊、均一有序，同時表面均勻分布著黑色 Co納米粒子。在負(fù)載鈷納米粒子以后，Co/OMC的孔徑尺寸集

3、中在4.3nm左右，其比表面積降至955.3m2/g，且介孔碳表面石墨化程度加劇，飽和磁強(qiáng)值為2.9emu/g。在探討吸附參數(shù)影響 Co/OMC對羅丹明 B去除實驗中發(fā)現(xiàn)，負(fù)載 Co納米粒子后的OMC具有更大的吸附容量，在初始羅丹明 B濃度為200mg/L時，吸附劑的平衡吸附量為468mg/g，且其吸附速率比較快，對初始濃度為100mg/L的羅丹明 B，在前25min左右，吸附效率能達(dá)到96％。此外，Co/OMC的吸附容量隨著溶液 pH

4、值、吸附劑量和初始羅丹明B濃度的增加而增加。動力學(xué)研究證實準(zhǔn)二階動力學(xué)模型能夠很好的擬合Co/OMC對羅丹明 B的吸附，表明該吸附是一個化學(xué)速率控制過程，且還發(fā)現(xiàn)該吸附過程具有兩段式內(nèi)擴(kuò)散吸附趨勢，說明羅丹明 B的去除是一個受孔徑和比表面積影響的吸附。熱力學(xué)研究證實該吸附過程是一個自發(fā)、吸熱的形式，且在反應(yīng)過程中，固液混亂度增加。吸附等溫線研究發(fā)現(xiàn) Langmuir吸附模型能很好的擬合羅丹明B的去除過程，這表明在其去除過程中，在Co/O