發(fā)布時(shí)間：2017-04-23 17:04

  本文關(guān)鍵詞：鐵酸錳基磁性復(fù)合材料制備及吸附性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：腐植酸因其分子上含有羧基、羥基、羰基等活性基團(tuán),而具有吸附、離子交換、絡(luò)合等特性,作為吸附劑在環(huán)境領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用�；钚蕴烤哂邪l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和吸附容量、原料來源廣及易于其他物質(zhì)復(fù)合等特點(diǎn),被廣泛地用作吸附材料,其作為吸附劑具有二次污染小、低密度、低毒性等優(yōu)點(diǎn)。單純的腐植酸和活性炭材料作為吸附劑有一定的局限性,這兩種材料在水溶液中的分散性較好,吸附過后難以富集和分離,增加了回收成本,使用不當(dāng)可能會(huì)造成二次污染,從而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。本文采用化學(xué)共沉淀法合成的MnFe_2O_4代替?zhèn)鹘y(tǒng)磁載體Fe3O4,有效的規(guī)避了合成Fe3O4過程中Fe(Ⅱ)的氧化問題,且不需要惰性氣體保護(hù),簡(jiǎn)化了合成條件,且保證了合成的復(fù)合吸附劑有足夠的鐵磁性。MnFe_2O_4與腐植酸、活性炭包覆或是擔(dān)載合成具有鐵磁性的復(fù)合吸附劑,賦予吸附劑鐵磁性,使吸附劑的分離、回收、再生過程變得簡(jiǎn)單。為此本論文主要研究MnFe_2O_4與腐植酸、活性炭復(fù)合材料的制備及其對(duì)水體污染物吸附及再生性能。具體包括以下內(nèi)容:(1)采用化學(xué)共沉淀法合成了黃腐酸包覆鐵酸錳復(fù)合材料(MnFe_2O_4/FA)。該材料顆粒尺寸約為3μm,黃腐酸含量為7%,由于FA分子中含有大量的羧基使MnFe_2O_4/FA的pHPZC降低到3.12,使得MnFe_2O_4/FA可在較寬的pH范圍內(nèi)使用。系統(tǒng)地研究了MnFe_2O_4/FA對(duì)Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能。該吸附劑在外界低磁場(chǎng)作用下,兩分鐘之內(nèi)就可從溶液中分離�？疾炝藭r(shí)間、溫度和pH對(duì)吸附的影響,分析可知吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,約1h達(dá)到平衡,較好的符合Langmuir吸附模型。在室溫pH=7時(shí),MnFe_2O_4/FA對(duì)Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大吸附量分別為48.78mg/g和42.02mg/g。最后初步分析了MnFe_2O_4/FA對(duì)Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附機(jī)理。(2)以腐植酸鈉為原料,化學(xué)共沉淀法合成腐植酸包覆鐵酸錳復(fù)合材料(MnFe_2O_4/HA)。MnFe_2O_4/HA顆粒直徑約為200nm,腐植酸含量為8.94%。MnFe_2O_4與MnFe_2O_4/HA的BET比表面積分別為124.62m~2/g、87.95m~2/g;飽和磁化強(qiáng)度分別為41.15emu/g、34.01emu/g,包覆HA后比表面積及飽和磁化強(qiáng)度均有所降低。平衡吸附量在pH=(3-7)階段吸附量隨pH值增大而快速增加,在pH7以后吸附量基本無多大變化。動(dòng)力學(xué)及等溫吸附研究表明該吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,2h達(dá)到吸附平衡,較好的符合Langmuir吸附模型,在室溫p H=9.0條件下最大吸附量為29.94mg/g。在亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)混合溶液中,MnFe_2O_4/HA對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)具有很好的選擇性吸附能力;在甲醇和乙酸混合洗脫液中,洗脫再生6次后仍有較高的吸附效果,表明MnFe_2O_4/HA具有較好的循環(huán)再生性能。(3)采用化學(xué)共沉淀法合成活性炭擔(dān)載鐵酸錳磁性復(fù)合材料(AC/MnFe_2O_4)。該材料顆粒尺寸約為幾十微米,其中活性炭的質(zhì)量含量約為41.15%,對(duì)染料廢水中MB、MO和羅丹明B(RhB)三種類型染料表現(xiàn)出很好的吸附效果。AC/MnFe_2O_4對(duì)MB、MO染料的吸附基本上不受溶液pH值的影響,在p H=3-9的范圍內(nèi)都具有良好的吸附能力。由于RhB在水溶液受pH值的變化而帶不同種類電荷,所以對(duì)RhB的吸附量隨溶液pH值的升高有所降低,但仍具有良好的吸附能力。AC/MnFe_2O_4對(duì)MB、MO和RhB染料的最大吸附量分別為49.75mg/g、39.68mg/和36.76 mg/g。AC/MnFe_2O_4可以有效的吸附去除染料廢水中的MB、MO和RhB染料。(4)采用活性炭擔(dān)載鐵酸錳的磁性復(fù)合材料(AC/MnFe_2O_4)作為吸附劑,系統(tǒng)地研究了其對(duì)抗生素藥物磺胺(SA)的吸附性能。發(fā)現(xiàn)AC/MnFe_2O_4對(duì)SA的吸附受溶液pH值的影響較大,隨著p H的增加吸附量逐漸降低,在p H=3-5的酸性條件下具有較好的吸附能力;室溫pH=6條件下,AC/MnFe_2O_4對(duì)SA的吸附為準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)過程,較好的符合Langmuir等溫吸附模型,計(jì)算得到最大吸附量為17.30 mg/g;隨著循環(huán)次數(shù)的增加,AC/MnFe_2O_4對(duì)SA的吸附去除效率逐漸降低。
【關(guān)鍵詞】：鐵酸錳 腐植酸 活性炭 復(fù)合材料 吸附 水體污染物
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題背景13
• 1.2 尖晶石型鐵酸錳材料研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 機(jī)械法14
• 1.2.2 固相法14-15
• 1.2.3 液相法15-18
• 1.2.4 氣相法18
• 1.3 腐植酸在水體治理方面應(yīng)用18-21
• 1.3.1 腐植酸與重金屬離子的作用18-19
• 1.3.2 腐植酸對(duì)有機(jī)染料的吸附19-20
• 1.3.3 腐植酸對(duì)多環(huán)芳烴和農(nóng)藥的吸附20-21
• 1.4 碳質(zhì)材料在水體治理方面應(yīng)用21-23
• 1.4.1 碳質(zhì)材料對(duì)重金屬離子的吸附21-22
• 1.4.2 碳質(zhì)材料對(duì)有機(jī)染料的吸附22-23
• 1.4.3 碳質(zhì)材料對(duì)多環(huán)芳烴和抗生素的吸附23
• 1.5 課題的提出23-25
• 第二章 鐵酸錳/黃腐酸制備及對(duì)Cu(Ⅱ)與Pb(Ⅱ)吸附性能研究25-35
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與主要儀器26
• 2.2.2 MnFe_2O_4/FA的制備26-27
• 2.2.3 表征與測(cè)試27
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法27
• 2.3 結(jié)果與討論27-34
• 2.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)27-29
• 2.3.2 吸附動(dòng)力學(xué)29-30
• 2.3.3 溫度對(duì)吸附量的影響30-31
• 2.3.4 pH值對(duì)吸附量的影響31-32
• 2.3.5 等溫吸附模型32-33
• 2.3.6 MnFe_2O_4/FA脫附再生33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 鐵酸錳/腐植酸的制備及其對(duì)亞甲基藍(lán)選擇性吸附35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與主要儀器35-36
• 3.2.2 MnFe_2O_4/HA的制備36-37
• 3.2.3 表征與測(cè)試37
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)方法37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-43
• 3.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.2 pH對(duì)吸附量的影響39-40
• 3.3.3 吸附動(dòng)力學(xué)40-41
• 3.3.4 等溫吸附模型41-42
• 3.3.5 MnFe_2O_4/HA對(duì)MB的選擇性吸附42-43
• 3.3.6 MnFe_2O_4/HA脫附再生43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 活性炭/鐵酸錳制備及對(duì)亞甲基藍(lán)、甲基橙和羅丹明B的吸附44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與主要儀器44-45
• 4.2.2 AC/MnFe_2O_4的制備45
• 4.2.3 表征與測(cè)試45-46
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)方法46
• 4.3 結(jié)果與討論46-54
• 4.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)46-48
• 4.3.2 AC/MnFe_2O_4對(duì)MB的吸附48-49
• 4.3.3 AC/MnFe_2O_4對(duì)MO的吸附49-51
• 4.3.4 AC/MnFe_2O_4對(duì)RhB的吸附51-53
• 4.3.5 AC/MnFe_2O_4對(duì)三種染料的脫附再生53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 活性碳/鐵酸錳復(fù)合材料對(duì)磺胺的吸附研究55-62
• 5.1 引言55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分55-57
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與主要儀器55-56
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法56-57
• 5.3 結(jié)果與討論57-61
• 5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線57-58
• 5.3.2 等溫吸附模型58-59
• 5.3.3 吸附動(dòng)力學(xué)59-60
• 5.3.4 pH對(duì)吸附的影響60-61
• 5.3.5 AC/MnFe_2O_4 的脫附再生61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 致謝70-71
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果71

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