發(fā)布時(shí)間：2017-08-30 04:18

  本文關(guān)鍵詞：陽離子性磁性納米顆粒的制備及應(yīng)用

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【摘要】：四氧化三鐵納米粒子具有特殊的磁性、無毒、生物相容性好、吸附性好、易制備、易修飾等優(yōu)點(diǎn)。許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,將四氧化三鐵納米粒子作為吸附劑,可有效吸附染料和重金屬離子,還能通過磁分離、脫吸附等步驟回收利用吸附劑,且回收利用率高。論文中首次直接以陽離子聚合物為沉淀劑和穩(wěn)定劑,采用一步共沉淀法制備了陽離子性磁性納米顆粒,通過掃描電鏡、透射電鏡、動(dòng)態(tài)光散射儀、傅里葉紅外光譜、X射線衍射儀、熱重分析儀、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)等表征手段對(duì)所制備產(chǎn)物的性質(zhì)進(jìn)行了表征;考察了陽離子性磁性納米顆粒對(duì)染料和重金屬離子的吸附性能。在本實(shí)驗(yàn)室條件下,首次以聚乙烯亞胺(PEI)為沉淀劑制備了Fe_3O_4@PEI,其最佳制備條件為:Fe~(2+)/Fe~(3+)=5,N/Fe=4,C_(Fe)=0.2mol/L,反應(yīng)溫度90℃,反應(yīng)時(shí)間1h。所得產(chǎn)物形貌均一,在水中分散性較好,有一定的抗酸、抗堿、抗鹽的能力,且有一定的時(shí)間穩(wěn)定性。而按傳統(tǒng)方法以PEI為添加劑,用氨水為沉淀劑制備所得顆粒分散性更好,但磁性能差,不易進(jìn)行磁分離。為增加磁性顆粒在水溶液中的穩(wěn)定性,分別用丙烯酰氯和環(huán)氧氯丙烷連接聚乙二醇單甲醚(mPEG)和PEI制備了(mPEG)_n-PEI(MmPEG=550/2k/5k Da,n=1/2/3/10)陽離子接枝共聚物;再以其為沉淀劑制備了Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n。mPEG分子量為2k、n=3時(shí)所得磁性顆粒的粒徑最小、分散性最好。用Fe_3O_4@PEI和Fe_3O_4@PEI-(mPEG2k)_3(S2)為吸附劑對(duì)染料和重金屬離子進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)�？疾炝巳芤撼跏紁H、吸附時(shí)間、溫度、吸附質(zhì)初始濃度、吸附劑循環(huán)使用次數(shù)等因素對(duì)陽離子性磁性納米顆粒吸附染料和重金屬離子的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,陽離子性磁性納米顆粒對(duì)陰離子染料的吸附作用較重金屬離子更強(qiáng)。mPEG的引入可增加陽離子性磁性納米顆粒對(duì)染料的吸附作用,但對(duì)重金屬離子的吸附作用有所減弱。吸附劑經(jīng)過解吸附后能循環(huán)使用,回收使用率較高,能循環(huán)使用三次以上。以上結(jié)果表明,直接以陽離子聚合物PEI和PEI-(mPEG)_n為沉淀劑可制備得到陽離子性磁性納米顆粒Fe_3O_4@PEI和Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n。其制備過程簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保,所得產(chǎn)物水溶性好、穩(wěn)定性好、磁性能好、且吸附作用較強(qiáng),可用于吸附陰離子染料和重金屬離子,在廢水處理領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：共沉淀法 陽離子聚合物 磁性納米顆粒 廢水處理
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 磁性納米材料11
• 1.2 四氧化三鐵簡(jiǎn)介11-17
• 1.2.1 四氧化三鐵的制備11-15
• 1.2.2 四氧化三鐵納米顆粒的修飾15-17
• 1.3 染料廢水的危害及處理方法17-19
• 1.3.1 染料廢水的危害17-18
• 1.3.2 染料廢水的處理方法18-19
• 1.4 四氧化三鐵納米顆粒應(yīng)用于污水處理19-23
• 1.4.1 四氧化三鐵納米顆粒應(yīng)用于吸附染料19-20
• 1.4.2 四氧化三鐵納米顆粒應(yīng)用于吸附重金屬離子20
• 1.4.3 吸附理論模型20-23
• 1.5 論文的選題及研究?jī)?nèi)容23-25
• 1.5.1 選題依據(jù)23
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 Fe_3O_4@PEI的制備25-51
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑25-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)原理26-27
• 2.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容27
• 2.4.1 以PEI為沉淀劑直接制備Fe_3O_4@PEI27
• 2.4.2 加堿制備Fe_3O_4@PEI27
• 2.5 主要表征方法27-28
• 2.6 結(jié)果與討論28-46
• 2.6.1 以PEI為沉淀劑直接制備Fe_3O_4@PEI28-44
• 2.6.2 加堿制備Fe_3O_4@PEI44-46
• 2.7 磁流體穩(wěn)定性研究46-49
• 2.8 本章小結(jié)49-51
• 第三章 Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n的制備51-64
• 3.1 前言51
• 3.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑51
• 3.3 PEI-(mPEG)_n的制備51-53
• 3.3.1 以酯鍵連接mPEG和PEI制備PEI-(mPEG)_n(S1)51-52
• 3.3.2 以醚鍵連接mPEG2k和PEI制備PEI-(mPEG2k)_n(S2)52-53
• 3.4 Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n的制備53
• 3.5 主要表征方法53
• 3.6 結(jié)果與討論53-63
• 3.6.1 Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n(S1)的表征結(jié)果53-60
• 3.6.2 Fe_3O_4@PEI-(mPEG)_n(S2)的表征結(jié)果60-63
• 3.7 本章小結(jié)63-64
• 第四章 陽離子性磁性納米顆粒吸附染料性能研究64-76
• 4.1 引言64-65
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料65
• 4.3 陽離子性磁性納米顆粒吸附染料實(shí)驗(yàn)內(nèi)容65-66
• 4.3.1 溶液配制65
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制65
• 4.3.3 陽離子性磁性納米顆粒吸附染料實(shí)驗(yàn)過程65-66
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-74
• 4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制66-67
• 4.4.2 Fe_3O_4@PEI吸附染料實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-70
• 4.4.3 Fe_3O_4@PEI-(mPEG2k)_3(S2)吸附染料實(shí)驗(yàn)結(jié)果70-72
• 4.4.4 陽離子性磁性納米顆粒吸附染料的動(dòng)力學(xué)和等溫線研究72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第五章 陽離子性磁性納米顆粒吸附重金屬離子性能研究76-87
• 5.1 引言76
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料76
• 5.3 陽離子性磁性納米顆粒吸附重金屬離子實(shí)驗(yàn)內(nèi)容76-78
• 5.3.1 溶液配制76-77
• 5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制77
• 5.3.3 陽離子性磁性納米顆粒吸附重金屬離子實(shí)驗(yàn)過程77-78
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果78-86
• 5.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制78-79
• 5.4.2 Fe_3O_4@PEI吸附重金屬離子實(shí)驗(yàn)結(jié)果79-82
• 5.4.3 Fe_3O_4@PEI-(mPEG2k)_3(S2)吸附重金屬離子實(shí)驗(yàn)結(jié)果82-84
• 5.4.4 陽離子性磁性納米顆粒吸附重金屬離子的動(dòng)力學(xué)和等溫線研究84-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 第六章 結(jié)論及展望87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果99-100

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Comparison of schemes for preparing magnetic Fe_3O_4 nanoparticles[J];China Particuology;2007年Z1期

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本文編號(hào)：757211