本文關(guān)鍵詞：氧化鐵基磁性微球的制備及其吸附性能的研究

  更多相關(guān)文章： MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3 Fe_3O_4@MgAl-LDH 吸附 剛果紅 米諾環(huán)素

【摘要】：近年來,吸附方法已成功應(yīng)用于廢水、廢氣的處理方面,受到了廣大研究學(xué)者的青睞。具有大比表面積分級多孔結(jié)構(gòu)的材料一直是吸附劑的最佳選擇。其中生物材料廣泛存在于自然界中,價格便宜,具有天然多孔結(jié)構(gòu),這種天然的孔結(jié)構(gòu)在處理后的煅燒過程中可以保持下來,不會被破壞。此外水滑石(LDH)具有比表面積較高、熱穩(wěn)定性良好、層間陰離子可交換等性能,可以作為吸附劑從而被人們廣泛使用。然而這兩類材料同樣存在使用后難回收的問題。所以我們將氧化鐵引入到這兩類材料中,得到的吸附劑不僅具有大比表面積分級多孔的結(jié)構(gòu),而且還具有磁性和良好的吸附性能。具體內(nèi)容總結(jié)如下:1、采用松花粉為生物模板,制備γ-Fe_2O_3磁性微球,然后以γ-Fe_2O_3為載體分散在Mg前驅(qū)體溶液中,用水熱法合成MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3。通過SEM、TEM、IR、XRD、Raman、比表面積等分析測試手段,對MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3的微觀形貌結(jié)構(gòu)、物理性能進行表征,并研究了MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3對剛果紅溶液和米諾環(huán)素溶液的吸附性能。SEM照片顯示,MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3基本保持了原花粉的微觀形貌。XRD、IR、Raman等分析表明,MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3已成功合成。MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3比γ-Fe_2O_3具有更高的比表面積和更大的孔體積。對MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3和γ-Fe_2O_3進行了剛果紅(CR)和米諾環(huán)素(MC)的吸附動力學(xué)實驗和吸附等溫實驗。吸附實驗表明,制備的磁性微球顯示出優(yōu)異的吸附性能,最大吸附量分別達到了259.1 mg/g和200.8 mg/g,吸附剛果紅溶液和米諾環(huán)素溶液的吸附動力學(xué)和吸附等溫的過程都符合偽二級動力學(xué)模型和Langmuir模型,并且吸附過程都是自發(fā)的吸熱反應(yīng),吸附完的試樣可以用甲醇或氫氧化鈉進行再生,并且可以很容易的從溶液中進行磁性分離。剛果紅的吸附機理是氫鍵形成和靜電吸引綜合作用的結(jié)果,米諾環(huán)素的吸附機理是化學(xué)吸附。2、用溶劑熱法制備Fe_3O_4磁性微球,然后以Fe_3O_4為載體用共沉淀法合成了Fe_3O_4@MgAl-LDH磁性微球。通過SEM、TEM、IR、XRD、比表面積等分析測試手段,對材料的微觀形貌結(jié)構(gòu)、物理性能進行表征,并研究了它們對剛果紅溶液的吸附性能。XRD、IR等分析表明,Fe_3O_4@MgAl-LDH磁性微球已成功合成。SEM照片顯示,MgAl-LDH的ab面垂直/傾斜/平行生長在Fe_3O_4磁性微球上,形成了一種3D開放型的結(jié)構(gòu)。對Fe_3O_4、MgAl-LDH和Fe_3O_4@MgAl-LDH這三種吸附劑進行了剛果紅的吸附動力學(xué)實驗和吸附等溫實驗。吸附實驗表明,制備的Fe_3O_4@MgAl-LDH磁性微球顯示出優(yōu)異的吸附性能,最大吸附量達到了813.0 mg/g。吸附過程符合偽二級動力學(xué)模型和Langmuir模型,并且吸附過程都是自發(fā)的吸熱反應(yīng),試樣可以用甲醇進行重復(fù)性實驗,并且可以很容易的從溶液中進行磁性分離回收利用。剛果紅的吸附機理是靜電吸引和陰離子交換綜合作用的結(jié)果。因此,合成的氧化鐵基磁性微球是一種綠色、高效、可快速回收的吸附劑。
【關(guān)鍵詞】：MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3 Fe_3O_4@MgAl-LDH 吸附 剛果紅 米諾環(huán)素
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O647.3
【目錄】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 水污染的來源與現(xiàn)狀13
• 1.2 水污染的處理方法13-14
• 1.2.1 物理法13-14
• 1.2.2 化學(xué)法14
• 1.2.3 生物法14
• 1.3 生物模板法14-15
• 1.3.1 生物模板法簡介14
• 1.3.2 生物模板法制備吸附劑14-15
• 1.4 水滑石概述15-19
• 1.4.1 前言15-16
• 1.4.2 LDH納米粒子和納米片16-17
• 1.4.3 核@LDH納米復(fù)合材料17-19
• 1.4.3.1 共沉淀法18
• 1.4.3.2 溶膠凝膠法18
• 1.4.3.3 直接沉淀法18-19
• 1.5 氧化鐵類化合物19-20
• 1.5.1 簡介19
• 1.5.2 氧化鐵類化合物在吸附劑方面的應(yīng)用19-20
• 1.6 本論文的研究意義和內(nèi)容20-23
• 1.6.1 本論文的研究意義20-21
• 1.6.2 本論文的研究內(nèi)容21-23
• 第二章 研究方案設(shè)計與研究方法23-31
• 2.1 原料23
• 2.2 實驗儀器和設(shè)備23-24
• 2.3 研究方案與研究方法24-27
• 2.3.1 制備 γ-Fe_2O_3和MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球24-26
• 2.3.2 制備Fe_3O_4@MgAl-LDH微球26-27
• 2.4 結(jié)構(gòu)與性能表征方法27-28
• 2.4.1 物相分析27
• 2.4.2 微觀結(jié)構(gòu)分析27
• 2.4.3 拉曼光譜分析27
• 2.4.4 紅外光譜分析27
• 2.4.5 比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析27-28
• 2.4.6 磁性能分析28
• 2.5 吸附性能研究28-31
• 2.5.1 吸附動力學(xué)研究28
• 2.5.2 吸附等溫研究28-29
• 2.5.3 吸附熱力學(xué)研究29
• 2.5.4 pH對吸附影響的研究29
• 2.5.5 吸附劑再生利用的研究29-31
• 第三章 花粉模板制備MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球及其吸附性能的研究31-61
• 3.1 利用松花粉模板制備 γ-Fe_2O_3微球的研究31-37
• 3.1.1 引言31
• 3.1.2 研究方法31
• 3.1.3 表征結(jié)果與分析討論31-37
• 3.1.3.1 松花粉的微觀形貌分析31-32
• 3.1.3.2 松花粉的XRD分析32
• 3.1.3.3 松花粉的紅外光譜分析32-33
• 3.1.3.4 不同煅燒溫度制備 γ-Fe_2O_3的XRD分析33-34
• 3.1.3.5 γ-Fe_2O_3的微區(qū)拉曼分析34
• 3.1.3.6 不同煅燒溫度制備 γ-Fe_2O_3的紅外光譜分析34-36
• 3.1.3.7 松花粉模板制備 γ-Fe_2O_3微球的微觀形貌分析36
• 3.1.3.8 γ-Fe_2O_3微球的比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析36-37
• 3.2 利用水熱法制備MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的研究37-42
• 3.2.1 引言37
• 3.2.2 研究方法37-38
• 3.2.3 表征結(jié)果與分析討論38-42
• 3.2.3.1 不同水熱溫度和水熱時間制備MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3的XRD分析38
• 3.2.3.2 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3的微區(qū)拉曼分析38-39
• 3.2.3.3 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的微觀形貌分析39-40
• 3.2.3.4 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的形成機理40-41
• 3.2.3.5 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析41-42
• 3.2.3.6 γ-Fe_2O_3與MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的磁性能分析42
• 3.3 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3和 γ-Fe_2O_3微球吸附性能的研究42-58
• 3.3.1 引言42-43
• 3.3.2 吸附動力學(xué)研究43-51
• 3.3.2.1 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球不同水熱溫度對剛果紅的吸附動力學(xué)研究45-46
• 3.3.2.2 MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球不同水熱時間對剛果紅的吸附動力學(xué)研究46-48
• 3.3.2.3 γ-Fe_2O_3與MgFe_2O_4/γ-Fe_2O_3微球的吸附動力學(xué)研究48-51
• 3.3.3 吸附等溫研究51-54
• 3.3.4 吸附熱力學(xué)研究54-56
• 3.3.5 吸附機理56-57
• 3.3.6 吸附劑再生利用57-58
• 3.4 本章小結(jié)58-61
• 第四章 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的合成及其吸附性能的研究61-79
• 4.1 引言61
• 4.2 Fe_3O_4微球的表征結(jié)果與分析討論61-65
• 4.2.1 Fe_3O_4微球的XRD分析61-62
• 4.2.2 Fe_3O_4微球的紅外光譜分析62
• 4.2.3 Fe_3O_4微球的微觀形貌分析62-63
• 4.2.4 Fe_3O_4微球的形成機理63-64
• 4.2.5 Fe_3O_4微球的比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析64-65
• 4.3 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的表征結(jié)果與分析討論65-68
• 4.3.1 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的XRD分析65
• 4.3.2 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的紅外光譜分析65-66
• 4.3.3 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的微觀形貌分析66-67
• 4.3.4 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球的形成機理67
• 4.3.5 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球及MgAl-LDH的比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析67-68
• 4.4 Fe_3O_4@MgAl-LDH微球吸附性能的研究68-76
• 4.4.1 吸附動力學(xué)研究68-70
• 4.4.2 吸附等溫研究70-72
• 4.4.3 吸附熱力學(xué)研究72-73
• 4.4.4 吸附機理73-75
• 4.4.5 吸附劑的磁性能和再生利用75-76
• 4.5 本章小結(jié)76-79
• 第五章 結(jié)論與創(chuàng)新點79-81
• 5.1 結(jié)論79-80
• 5.2 創(chuàng)新點80-81
• 參考文獻81-93
• 致謝93-95
• 附錄95

【參考文獻】

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本文編號：645292