隨著大陸半導(dǎo)體制造業(yè)的快速發(fā)展,半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的廢液處理問題日益受到企業(yè)的重視。本研究利用分散劑(SDS)改進(jìn)共沉淀法,來分別制備三種磁性納米碳材(Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC)作為吸附劑來吸附重金屬銅離子,系統(tǒng)地探討了三種磁性納米碳材的物相、表面官能團(tuán),微觀結(jié)構(gòu)和磁性能。探討了磁性納米碳材中Fe304與碳材的比重對于其吸附和脫附性能的影響。采用堿性溶液對其進(jìn)行脫附實驗,探討了其再吸附性能。(1)本研究利用XRD、XPS、TGA對共沉淀法制備得到磁性納米碳的物相進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明該方法制備得到的三種磁性納米碳材都具有較高的純度和產(chǎn)率,同時實驗結(jié)果和磁性能分析結(jié)果表明了可以通過外加磁場實現(xiàn)固液分離。微觀結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明了分散劑在一定程度上可以起到分散Fe3O4顆粒的作用,且當(dāng)Fe3O4的比重較低時分散性較好。(2)利用等溫吸附模型對不同比重的三種磁性納米碳材吸附結(jié)果進(jìn)行擬合分析。結(jié)果表明了,Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC均更加符合Freundlich模型,屬于多分子層吸附,其最大吸附量分別可以達(dá)到9.48、32.49和21.10mg g-1,且均屬于離子交換型的吸附。熱力學(xué)分析結(jié)果表明三種磁性納米碳材吸附銅離子的過程均是吸熱過程,且可以自發(fā)進(jìn)行。(3)利用pH值為11的NaOH溶液對三種磁性納米碳材進(jìn)行脫附,之后進(jìn)行再吸附實驗。進(jìn)過多次循環(huán)吸附實驗,Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC的吸附量下降最少的分本別可以達(dá)到12.7%、14.1%和33.0%。
【學(xué)位單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;O613.71;O647.33
【部分圖文】：

十二烷基硫酸鈉（ＮａＣ１２Ｈ２５Ｓ０４，?ＳＤＳ）是一種陰離子表面活性劑［５９］，由于二價鐵離子??和三價鐵離子是屬于陽離子，因此加入少量的陰離子型的表面活性劑可以減緩沉淀劑加入??后產(chǎn)生的Ｆｅ３０４的團(tuán)聚現(xiàn)象，其原理如圖２－２所示，在沒有表面活性劑的條件下，Ｆｅ３０４在??共沉淀過程中由于顆粒的生長會發(fā)生團(tuán)聚，進(jìn)而聚成膠體。ＳＤＳ作為一種穩(wěn)定的分散劑，??由于其本身是帶負(fù)電性的親水基，與正電性的鐵離子之間由于靜電吸引而連接在一起，干??擾了?Ｆｅ３０４形成凝膠態(tài)，進(jìn)而阻止顆粒的團(tuán)聚。??１２??

?ｎＪＴｗ．?＇ＪＶ??圖２－１磁性納米碳材的制備機(jī)理圖：（ａ）碳納米管，（ｂ）石墨烯和（ｃ）活性炭??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｆｅ３〇４／Ｃａｒｂｏｎ?Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：?（ａ）?Ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅ，??（ｂ）?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ａｎｄ?（ｃ）?Ａｃｔｉｖｅ?ｃａｒｂｏｎ??２．１．３分散劑對磁性納米碳材合成的影響??十二烷基硫酸鈉（ＮａＣ１２Ｈ２５Ｓ０４，?ＳＤＳ）是一種陰離子表面活性劑［５９］，由于二價鐵離子??和三價鐵離子是屬于陽離子，因此加入少量的陰離子型的表面活性劑可以減緩沉淀劑加入??后產(chǎn)生的Ｆｅ３０４的團(tuán)聚現(xiàn)象，其原理如圖２－２所示，在沒有表面活性劑的條件下，Ｆｅ３０４在??共沉淀過程中由于顆粒的生長會發(fā)生團(tuán)聚，進(jìn)而聚成膠體。ＳＤＳ作為一種穩(wěn)定的分散劑，??由于其本身是帶負(fù)電性的親水基，與正電性的鐵離子之間由于靜電吸引而連接在一起，干??擾了?Ｆｅ３０４形成凝膠態(tài)，進(jìn)而阻止顆粒的團(tuán)聚。??１２??

２．３實驗方法??２．３．１實驗框架??本研究的整體實驗框架如圖２－３所示，本研宄主要可以分為三個部分，首先對碳材進(jìn)??行酸化的預(yù)處理，接著是共沉淀法制備磁性納米碳材，最后對磁性納米碳材的結(jié)構(gòu)性能與??吸附性能進(jìn)行表征。??碳材（石墨烯，碳管和活性炭）預(yù)處??理??Ｉ??共沉淀??￣￣?Ｉ??洗滌，干燥??Ｉ??磁性納米碳材???Ｉ????Ｉ?Ｉ???結(jié)構(gòu)特性分析?ＣＵ２＋吸附性能實驗??１?１??ＸＲＤ?ＢＥＴ??Ｉ?１??ＳＥＭ?ＵＶ－ｖｉｓ??Ｉ?１??ＴＥＭ?等溫吸附模型擬合??Ｉ?！??Ｉ?＾??￣＾Ｓ?｜?Ｉ?Ｌａｎｇｍｕｉｒ?｜?｜?Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ?｜?｜?Ｒａ＝ｌＳｉＣｈ??Ｉ?＇??ＦＴＩＲ??１??ＴＧＡ??圖２－３實驗框架圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｆｒａｍｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３．２實驗步驟??本研宄的實驗步驟如圖２－４所示，主要有兩個步驟分別是碳材的預(yù)處理和共沉淀法制??備磁性納米碳材，其制備磁性納米碳材的具體實驗步驟和實驗參數(shù)如下：??１６??
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本文編號：2884579