本文選題：磁性載鈷有序介孔碳 + 羅丹明B　； 參考：《湖南大學》2015年碩士論文

【摘要】：本課題針對目前日益嚴重的水環(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,制備出負載鈷納米粒子的磁性有序介孔碳復合材料,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用而展開的,并深入研究了吸附劑去除羅丹明B的吸附機理,同時探討了它在工業(yè)廢水處理方面實際應用的潛在價值。本文利用后浸漬法制備出磁性載鈷有序介孔碳(Co/OMC)。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構,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。在負載鈷納米粒子以后,Co/OMC的孔徑尺寸集中在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,吸附效率能達到96%。此外,Co/OMC的吸附容量隨著溶液p H值、吸附劑量和初始羅丹明B濃度的增加而增加。動力學研究證實準二階動力學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。熱力學研究證實該吸附過程是一個自發(fā)、吸熱的形式,且在反應過程中,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/OMC表面形成了單分子層結構,Co/OMC表面的各個吸附位點的位能大小相等。同時,吸附劑的再生實驗發(fā)現(xiàn)Co/OMC具有很好的穩(wěn)定性,在7次吸脫附循環(huán)后,其對羅丹明B的吸附率仍在83%以上。這證實Co/OMC的再生性能很好,其在實際處理含羅丹明B廢水中具有很大應用優(yōu)勢。
[Abstract]:In view of the increasingly serious pollution phenomenon of water environment, this paper makes use of the characteristics of large specific surface area and specific pore size of mesoporous carbon and the advantages of magnetic nanoparticles in solid-liquid separation. A magnetic ordered mesoporous carbon composite loaded with cobalt nanoparticles was prepared for the removal of Rhodamine B in water and the improvement of water environment. This study focused on the preparation of ordered mesoporous carbon containing magnetic cobalt and its application in dye wastewater. The adsorption mechanism of adsorbent for Rhodamine B removal was studied. At the same time, the potential value of its practical application in industrial wastewater treatment is discussed. In this paper, Co / O / O MCs with magnetic cobalt bearing ordered mesoporous carbon were prepared by post-impregnation method. In particular, the ordered mesoporous silicon SBA-15 was prepared by traditional hydrothermal synthesis method. Then the ordered mesoporous silicon SBA-15 was synthesized by thermal polymerization under strong acid condition and carbonized at high temperature. Then, the ordered mesoporous silicon SBA-15 was prepared with OMC as the matrix and cobalt nitrate as the metal source. The Co nanoparticles were loaded on OMC by impregnation and thermal polymerization, and the ordered mesoporous CO / O MCS with magnetic cobalt was formed. The SEM and TEM electron microscopy showed that the ordered mesoporous carbon was rod-like, the mesoporous carbon stripes were arranged neatly and uniformly, and the black Co nanoparticles were uniformly distributed on the surface. After loading cobalt nanoparticles, the pore size of Co / O MC is concentrated around 4.3nm, its specific surface area is reduced to 955.3 m2 / g, and the graphitization degree of mesoporous carbon surface is increased, and the saturation magnetic intensity is 2.9 emu / g. In the study of the effect of adsorption parameters on the removal of Rhodamine B by Co/OMC, it was found that the adsorption capacity of OMC loaded with Co nanoparticles was larger. When the initial concentration of Rhodamine B was 200mg/L, the equilibrium adsorption capacity of adsorbent was 468 mg / g, and the adsorption rate was relatively fast. For Rhodamine B with initial concentration of 100mg/L, the adsorption efficiency of Rhodamine B can reach 96% at the pre- level. In addition, the adsorption capacity of Co- / OMC increases with the increase of pH value of solution, the amount of adsorbent and the initial concentration of Rhodamine B. The kinetic studies show that the quasi-second-order kinetic model can fit the adsorption of Rhodamine B by Co/OMC, which indicates that the adsorption is a chemical rate-controlled process, and it is also found that the adsorption process has a two-stage internal diffusion adsorption trend. It shows that the removal of Rhodamine B is an adsorption affected by pore size and specific surface area. Thermodynamic studies show that the adsorption process is a spontaneous, endothermic form, and in the reaction process, the degree of solid-liquid confusion increases. The adsorption isotherm results show that the adsorption model of Langmuir can fit the removal process of Rhodamine B well, which indicates that the potential energy of each adsorption site on Co/OMC surface is equal. At the same time, the regeneration experiment of adsorbent showed that Co/OMC had good stability. After 7 cycles of adsorption and desorption, the adsorption rate of Rhodamine B was still over 83%. It is proved that Co/OMC has good regeneration performance, and it has a great advantage in practical treatment of Rhodamine B wastewater.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;X703

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本文編號：1821603