本文關(guān)鍵詞：磁性納米復(fù)合材料的制備及其在部分重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 納米復(fù)合材料 磁性 重金屬污染 去除 吸附

【摘要】：近年來(lái),磁性納米材料因其優(yōu)越的反應(yīng)活性而備受關(guān)注,其在重金屬污染治理與修復(fù)中亦具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過(guò)制備不同類(lèi)型的磁性納米復(fù)合材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；同時(shí),分別以重金屬元素鉛(Pb)、鎘(Cd)及鉻(Cr)為研究對(duì)象,探討目標(biāo)污染物在體系中去除的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及外界影響因素。1、采用水熱法與液相還原法制備相對(duì)穩(wěn)定的NZVI@CM (NZVI@C/Fe3O4)復(fù)合材料,通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射光譜(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)及熱重分析(TG)等手段對(duì)磁性復(fù)合材料進(jìn)行了表征,并將磁性復(fù)合材料NZVI@CM應(yīng)用于去除水溶液中的重金屬鉛元素,結(jié)果表明：(1)所合成的Fe304顆粒為球形粒子,粒徑約為150 nin左右,復(fù)合材料中Fe304表面包覆了一層碳膜,而NZVI均勻地分散在CM (C/Fe3O4)的表面；(2)與CM及NZVI相比,NZVI@CM復(fù)合材料能快速、有效地去除體系中的重金屬鉛元素,當(dāng)pH為7、NZVI@CM復(fù)合材料的用量為60 mg時(shí)鉛元素的去除效率達(dá)99.7%；(3)體系中N03"與C1-的存在不利于重金屬元素的去除；(4)重金屬鉛元素的去除符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。2、采用氧化法與液相還原法制備納米零價(jià)鐵/氧化石墨烯(NZVI/GO)磁性復(fù)合材料,通過(guò)TEM、XRD、FT-IR、TG及Raman等方法對(duì)納米材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并將NZVI/GO磁性復(fù)合材料應(yīng)用于水溶液中重金屬鎘元素的去除,同時(shí)對(duì)反應(yīng)時(shí)間、復(fù)合材料中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、復(fù)合材料投加量、pH、溫度以及鹽度等因素對(duì)鎘元素去除效率的影響進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)所制備的復(fù)合材料中GO為片層結(jié)構(gòu),NZVI顆粒直徑為25～50 nm左右；(2)GO本身對(duì)Cd(Ⅱ)基本沒(méi)有吸附,GO與NZVI的質(zhì)量比為1：3時(shí)材料具有最高的反應(yīng)活性,此時(shí)體系中重金屬鎘元素的去除率高于98%；(3)體系中鹽度的增加將使重金屬鎘元素的去除效率略有下降。3、采用共沉淀法與溶膠-凝膠法制備C16/Fe3O4@SiO2磁性復(fù)合材料,通過(guò)TEM、XRD、FT-IR及TG等方法對(duì)所合成材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,并將其應(yīng)用于溶液中Cr(Ⅲ)及Cr(Ⅵ)元素的去除,考察了pH、吡咯烷二硫代甲酸胺鹽(APDC)濃度、磁性復(fù)合材料投加量、共存離子、洗脫劑種類(lèi)等因素對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)所制備的Fe304微粒呈球型,其粒徑約為20 nm且分散均勻,復(fù)合材料中SiO2和C16成功修飾在Fe304顆粒表面；(2)體系中APDC的添加對(duì)重金屬元素Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除具有明顯的影響,當(dāng)pH為9.0、APDC濃度為3.125 mmol·L-1時(shí),Cr(Ⅲ)的去除率可達(dá)94.8%,而Cr(Ⅵ)在pH為2.0、APDC濃度為12.5 mmol·L-1時(shí),去除效率可達(dá)99.7%;(3)實(shí)驗(yàn)條件下,該方法對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除具有較好的選擇性,體系中Pb2+、Cd2+和Cu2+等重金屬離子的存在對(duì)目標(biāo)污染物的去除未產(chǎn)生影響；(4)HN03對(duì)吸附在材料表面的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)金屬絡(luò)合物的洗脫效果最佳,其回收率均可達(dá)90%以上；(5)磁性復(fù)合材料C16/Fe3O4@SiO2具有良好的穩(wěn)定性和耐用性,再生后可進(jìn)行循環(huán)使用。
【關(guān)鍵詞】：納米復(fù)合材料 磁性 重金屬污染 去除 吸附
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 重金屬污染物9-12
• 1.1.1 重金屬污染物的來(lái)源9
• 1.1.2 重金屬的危害9-11
• 1.1.3 重金屬污染現(xiàn)狀11-12
• 1.2 重金屬污水的處理方法12-15
• 1.2.1 物理化學(xué)法12-14
• 1.2.2 化學(xué)法14-15
• 1.2.3 生物法15
• 1.3 磁性納米材料及其應(yīng)用15-19
• 1.3.1 納米零價(jià)鐵的合成及其改性15-17
• 1.3.2 四氧化三鐵的制備及其改性17-19
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 NZVI@C/Fe_3O_4磁性復(fù)合材料的制備及其在鉛污染治理中的應(yīng)用21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 材料與方法21-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-33
• 2.3.1 Fe_3O_4、CM及NZVI@CM的表征24-28
• 2.3.2 CM、NZVI與NZVI@CM三種不同材料對(duì)重金屬鉛元素的去除效果28-29
• 2.3.3 NZVI@CM復(fù)合材料投加量對(duì)去除效率的影響29-30
• 2.3.4 pH對(duì)鉛去除效率的影響30-31
• 2.3.5 NO_3~-與Cl~-對(duì)鉛去除效率的影響31-32
• 2.3.6 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究32-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 第3章 NZVI/GO磁性復(fù)合材料的制備及其在重金屬鎘污染治理中的應(yīng)用34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 材料與方法34-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器34-35
• 3.2.2 試驗(yàn)方法35-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-45
• 3.3.1 GO及NZVI/GO的表征37-40
• 3.3.2 復(fù)合材料摻雜比對(duì)處理效果的影響40-41
• 3.3.3 NZVI/GO復(fù)合材料投加量對(duì)Cd(Ⅱ)去除率的影響41-42
• 3.3.4 溶液中污染物初始濃度的影響42-43
• 3.3.5 pH對(duì)Cd(Ⅱ)去除效率的影響43
• 3.3.6 溫度對(duì)Cd(Ⅱ)去除效率的影響43-44
• 3.3.7 鹽度對(duì)Cd(Ⅱ)去除效率的影響44-45
• 3.4 小結(jié)45-46
• 第4章 磁載C_(16)/Fe_3O_4@SiO_2復(fù)合材料的制備及其在鉻污染處理中的應(yīng)用46-57
• 4.1 引言46
• 4.2 材料與方法46-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器46-47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-56
• 4.3.1 Fe_3O_4和C_(16)/Fe_3O_4@SiO_2的表征48-51
• 4.3.2 pH對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除能力的影響51-52
• 4.3.3 APDC的濃度對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除效率的影響52-53
• 4.3.4 磁性復(fù)合材料投加量對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除效率的影響53
• 4.3.5 共存離子對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)去除效率的影響53-54
• 4.3.6 溶劑種類(lèi)對(duì)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)洗脫效果的影響54-55
• 4.3.7 磁性復(fù)合材料C_(16)/Fe_3O_4@SiO_2的重復(fù)使用性55-56
• 4.4 小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論與展望57-59
• 5.1 結(jié)論57-58
• 5.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-68
• 在讀期間已發(fā)表和待發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69
• 致謝69

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐小玉;趙玉濤;戴起勛;傅明喜;李長(zhǎng)生;;磁性復(fù)合材料的制備技術(shù)與研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2005年07期

2 侯惠娟;吳蘭;;羥基磷灰石磁性復(fù)合材料用于水中砷(Ⅴ)的吸附[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2011年11期

3 龐建峰;;粉煤灰漂珠/鎳-鈷-磷磁性復(fù)合材料的制備與表征[J];電鍍與涂飾;2011年11期

4 曹慧群;邵科;李耀剛;朱美芳;;新型碳納米管磁性復(fù)合材料的制備及磁性能[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2008年09期

5 張欣欣;齊暑華;鐘曉蘭;何征;邱華;;一種電磁性復(fù)合材料的研究[J];宇航材料工藝;2013年06期

6 邵巍,滕陽(yáng)民,朱紅;注射法生產(chǎn)高分子磁性復(fù)合材料的研究及應(yīng)用[J];橡塑技術(shù)與裝備;2003年09期

7 吳瑞雯,林云,林展如,干久志;屏蔽電磁干擾高分子磁性復(fù)合材料的研究[J];功能材料;2002年05期

8 陳君良;姚屠鵬;朱宏亮;潘勝東;沈昊宇;;巰基功能化納米Fe_3O_4-高分子磁性復(fù)合材料的合成及其對(duì)水中亞甲基藍(lán)的吸附作用[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2014年02期

9 李厚德;顏堯妹;蔣達(dá)國(guó);;樹(shù)脂基磁性復(fù)合材料的品質(zhì)因數(shù)研究[J];新技術(shù)新工藝;2007年11期

10 彭哲陽(yáng);吳文賢;冒衛(wèi)星;吳凱萍;肖麗偉;吳賓;金雅莉;宮培軍;;Fe_3O_4/聚乙烯亞胺/金磁性復(fù)合材料的光化學(xué)制備與表征[J];輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào);2013年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 崔新愛(ài);胡道道;;兩親性磁性復(fù)合材料的制備及其在脫硫中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

2 易榮;葉鋼;吳奉承;文明芬;馮孝貴;陳靖;;亞鐵氰化鈦鉀負(fù)載的核殼型磁性復(fù)合材料的構(gòu)建以及對(duì)銫的去除[A];第十三屆全國(guó)核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2014年

3 余雪江;蘆艾;;聚苯硫醚粘結(jié)釹鐵硼磁性復(fù)合材料的流變行為[A];2005年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

4 潘勝東;茅旗峰;李佳;沈昊宇;;納米Fe_3O_4磁性復(fù)合材料在多種離子共存下對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第02分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

5 黃麗;閆海生;;環(huán)氧—酚醛樹(shù)脂基磁性復(fù)合材料的性能研究[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家——2006中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李軍;兩種電機(jī)用磁性復(fù)合材料的制備及其結(jié)構(gòu)與性能[D];四川大學(xué);2006年

2 唐欣;氧化物基磁性復(fù)合材料的制備和電磁性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

3 黃釗;碳基磁性復(fù)合材料的制備和表征[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 石磊;磁性復(fù)合材料的合成及催化吸附性質(zhì)研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

2 張娜;Fe_3O_4@PPy/PPy和ZnFe_2O_4/rGO/PAA磁性復(fù)合材料的制備及對(duì)鉛離子的吸附[D];南京理工大學(xué);2016年

3 陳慧慧;磁性納米復(fù)合材料的制備及其在部分重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用[D];南京師范大學(xué);2016年

4 高梓欣;改性煤系高嶺土磁性復(fù)合材料的制備及其吸附性能研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2016年

5 李楊;新型磁性復(fù)合材料的制備與應(yīng)用[D];上海大學(xué);2013年

6 沈萍;PS-Fe_3O_4/mTiO_2飄浮型磁性復(fù)合材料的制備及對(duì)藍(lán)藻的吸附性能的研究[D];南京理工大學(xué);2014年

7 賈坤;酞菁高分子磁性復(fù)合材料的研究[D];電子科技大學(xué);2010年

8 申?yáng)|方;磁性復(fù)合材料對(duì)痕量銅、鎳、鎘的吸附性能研究與應(yīng)用[D];湘潭大學(xué);2014年

9 張文;Fe_3O_4/Cu_2O/RGO磁性復(fù)合材料的制備及光催化性能的初步探究[D];南京理工大學(xué);2013年

10 王雪;功能化Fe_3O_4@SiO_2的制備及性能研究[D];黑龍江大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：717574