近年來,利用鋅錳電池合成錳鋅鐵氧體軟磁材料的研究越來越受到人們的關注,常用方法是化學酸浸、氧化及高溫煅燒的多步驟工藝,這些工藝都存在著不同程度的能耗、有二次污染的缺點。本文基于自主研發(fā)的100 L生物淋濾與材料制備一體化中試設備,采用共沉淀-沸騰回流法,以廢舊鋅錳電池的生物淋濾液為原料制備Mn0.6Zn0.4Fe2O4錳鋅鐵氧體。該工藝具有成本低、節(jié)約能耗、環(huán)境友好等特點。結(jié)合X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、投射電鏡（TEM）、震動樣品磁強計（VSM）、比表面積分析（BET）等表征手段對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及磁學特性進行了分析。結(jié)果表明:Mn0.6Zn0.4Fe2O4為純相的立方尖晶石結(jié)構(gòu),粒徑在20-50nm之間,顆粒分布均勻,比表面積為19.346 m2/g,飽和磁化強度高達97.86 emu/g。作為重金屬吸附劑和催化劑具有易于磁分離的優(yōu)點。將合成的錳鋅鐵氧體應用于Cd（II）、As（III）、Pb（II）的吸附,考察了pH、吸附劑濃度、溫度及吸附時間等因素對吸附效果的影響,并研究了吸附動力學和熱力學。結(jié)果表明:錳鋅鐵氧體吸附Cd（II）、As（III）、Pb（II）的效果受pH和溫度影響較大,在pH≥5的條件下對Cd（II）、Pb（II）的吸附率達95%以上,在pH=3的條件下對As（III）的吸附率達97%以上;吸附效果隨著溫度的升高而增加,對三種金屬離子的吸附能力順序為Pb（II）>Cd（II）>As（III）。準二級動力學模型和Langmuir等溫模型能夠很好的描述整個吸附過程。將合成的錳鋅鐵氧體應用于亞甲基藍的光催化降解,并研究了相關機理。結(jié)果表明:在可見光條件下錳鋅鐵氧體能對亞甲基藍的降解達97%以上;光催化作用在整個降解過程中起主導作用,同時還有類Fenton反應發(fā)生。錳鋅鐵氧體作為光催化劑存在著一定的光腐蝕效應。

 

【學位授予單位】：北京理工大學北京市211工程院校985工程院校

【學位級別】：碩士

【學位授予年份】：2015

【頁數(shù)】：61 頁

 

文章目錄

摘要

abstract

第一章 緒論

    1.1 廢舊電池處理現(xiàn)狀

    1.2 廢舊鋅錳電池的處理方法

        1.2.1 火法處理

        1.2.2 濕法處理

        1.2.3 生物淋濾

    1.3 錳鋅鐵氧體軟磁材料概述

        1.3.1 錳鋅鐵氧體的結(jié)構(gòu)

        1.3.2 錳鋅鐵氧體的磁性來源

        1.3.3 錳鋅鐵氧體的性質(zhì)

        1.3.4 錳鋅鐵氧體的制備方法

    1.4 鐵氧體在環(huán)境中的應用

        1.4.1 鐵氧體作為吸波環(huán)境材料的應用

        1.4.2 鐵氧體作為吸附劑在環(huán)境中的應用

        1.4.3 鐵氧體作為載體在環(huán)境中的應用

        1.4.4 鐵氧體作為催化劑在環(huán)境中的應用

    1.5 課題研究的意義和內(nèi)容

        1.5.1 課題的研究意義

        1.5.2 課題的研究內(nèi)容

第二章 實驗儀器與方法

    2.1 實驗儀器及試劑

        2.1.1 實驗試劑

        2.1.2 實驗儀器

    2.2 錳鋅鐵氧體的制備

        2.2.1 生物淋濾液的獲取

        2.2.2 共沉淀法制備錳鋅鐵氧體

        2.2.3 合成機理分析

    2.3 吸附性質(zhì)和光催化性質(zhì)

        2.3.1 標準溶液的配制

        2.3.2 吸附量及去除率的計算

第三章 生物淋濾液制備錳鋅鐵氧體軟磁材料的性能分析

    3.1 生物淋濾液的表征

    3.2 XRD分析

    3.3 SEM分析

    3.4 TG-DTA分析

    3.5 VSM分析

    3.6 BET分析

    3.7 本章小結(jié)

第四章 錳鋅鐵氧體對重金屬的吸附研究

    4.1 耐酸堿性試驗

    4.2 Zeta電位的測定

    4.3 錳鋅鐵氧體對Cd （II）的吸附研究

        4.3.1 pH對Cd （II）吸附的影響

        4.3.2 鐵氧體濃度對Cd （II）吸附的影響

        4.3.3 吸附動力學研究

        4.3.4 吸附等溫線研究

    4.4 錳鋅鐵氧體對As（III）的吸附研究

        4.4.1 pH對As（III）吸附的影響

        4.4.2 鐵氧體濃度對As（III）吸附的影響

        4.4.3 吸附動力學研究

    4.5 錳鋅鐵氧體對Pb （II）的吸附研究

        4.5.1 pH對Pb（II）吸附的影響

        4.5.2 鐵氧體濃度對Pb（II）吸附的影響

        4.5.3 吸附動力學研究

    4.6 本章小結(jié)

第五章 錳鋅鐵氧體的光催化性研究

    5.1 實驗部分

    5.2 實驗結(jié)果及分析

    5.3 錳鋅鐵氧體降解亞甲基藍機理探究

    5.4 本章小結(jié)

結(jié)論及展望

參考文獻

攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單

致謝