功能化磁納米材料的制備及其對Cr(Ⅵ)吸附性能的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，重金屬污染日益嚴(yán)重。過多的攝入重金屬離子對人體有極大的危害，從而影響人的身體健康。功能化磁納米材料作為一種高效、無毒、可循環(huán)的新型材料，在重金屬處理方面已成為國內(nèi)外研究的熱點。本文通過化學(xué)沉淀法制備了Fe3O4粒子，再對Fe3O4粒子進(jìn)行表面修飾，從而得到了Fe3O4@Vc磁納米材料、Fe3O4@SiO2磁納米材料和Fe3O4@SiO2@CS磁納米材料三種功能化磁納米材料。并采用透射電鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜(F

2、TIR)以及X射線衍射(XRD)等表征手段對三種材料進(jìn)行了表征。
　　本文以含六價鉻離子Cr(Ⅵ)的水為研究對象，研究了Fe3O4@Vc磁納米材料、Fe3O4@SiO2磁納米材料和Fe3O4@SiO2@CS磁納米材料對水中Cr(Ⅵ)的吸附性能，研究包括pH、吸附時間、吸附劑用量和Cr(Ⅵ)的初始濃度等因素對Cr(Ⅵ)吸附性能的影響，以及其對Cr(Ⅵ)的富集倍數(shù)和再生性能，同時探討了三種材料對Cr(Ⅵ)吸附過程的熱力學(xué)和動力學(xué)情況。

3、結(jié)果表明:
　　Fe3O4@Vc磁納米材料吸附水中的Cr(Ⅵ)，pH在1～2之間最有利于對Cr(Ⅵ)的吸附，吸附時間為80 min時可達(dá)到吸附平衡，在給定的實驗條件下即pH為1.5，吸附時間為80 min時，吸附劑最適加入量為60 mg且最適的Cr(Ⅵ)初始濃度為150 mg/L。以0.25 mol/L的HCl為解吸劑，考察了Fe3O4@Vc磁納米材料的可再生性能。Fe3O4@Vc磁納米材料對水中Cr(Ⅵ)的吸附更好的符合Lang

4、muir模型，且升高溫度對吸附有利，HO準(zhǔn)二級動力學(xué)模型可描述Cr(Ⅵ)在Fe3O4@Vc磁納米材料上的吸附動力學(xué)行為。
　　Fe3O4@SiO2磁納米材料對水中Cr(Ⅵ)的最大吸附量為21.36 mg/g，即平衡吸附時間為5h，pH值為3左右時，F(xiàn)e3O4@SiO2磁納米材料對水中Cr(Ⅵ)的吸附效果最好。以0.5 mol/L的HCl溶液為解吸劑，富集倍數(shù)為12，可再生循環(huán)次數(shù)為8，表明了Fe3O4@SiO2磁納米材料具有較強的

5、再生能力。Fe3O4@SiO2磁納米材料對Cr(Ⅵ)的吸附過程符合Langmuir模型和HO準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。
　　Fe3O4@SiO2@CS磁納米材料吸附水中的Cr(Ⅵ)，結(jié)果表明:在pH為3，磁納米材料加入量為50 mg，Cr(Ⅵ)初始濃度為180mg/L，平衡吸附時間為120 min的最優(yōu)條件下Cr(Ⅵ)的飽和吸附量可達(dá)44.27 mg/g，吸附率可高達(dá)85％。以0.5mol/L的HCl溶液為解吸劑，富集倍數(shù)為14，可再生循

6、環(huán)次數(shù)為9，表明了Fe3O4@SiO2@CS磁納米材料具有較強的循環(huán)使用能力。Fe3O4@SiO2@CS磁納米材料對Cr(Ⅵ)的吸附過程熱力學(xué)符合Freundlich模型，升高溫度有利于對Cr(Ⅵ)的吸附，F(xiàn)e3O4@SiO2@CS磁納米材料對Cr(Ⅵ)的吸附動力學(xué)符合HO準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，說明該吸附過程由化學(xué)吸附控制，而不是擴散控制。
　　Fe3O4@Vc、Fe3O4@SiO2以及Fe3O4@SiO2@CS三種功能化磁納米材料對