本文關(guān)鍵詞：PSSMA修飾磁性納米材料的制備及其對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附性能

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【摘要】：隨著紡織印染,皮革,塑料,化妝品等行業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)廢水大量排出,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,威脅著人類和自然界動(dòng)植物的生存。尤其是近年來(lái),隨著染料工業(yè)的發(fā)展,染料的穩(wěn)定性得到提高,染料中含大量難以降解的有機(jī)物。因此,如何有效地處理這些染料廢水是目前亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。本研究通過(guò)一步溶劑熱法合成了一系列不同聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來(lái)酸)鈉鹽(PSSMA)接枝量的磁性納米簇(MCNCs)和磁性還原氧化石墨烯納米材料(PSSMA/M-r GO),考察了其對(duì)陽(yáng)離子型有機(jī)染料的吸附性能。1.通過(guò)一步溶劑熱法合成了不同PSSMA接枝量的磁性納米晶簇(MCNCs),通過(guò)紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重分析儀(TGA)、振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、χ-射線衍射儀(XRD)、氮?dú)馕?脫附儀、動(dòng)態(tài)光散射儀(DLS)等對(duì)MCNCs進(jìn)行了表征。另外,我們還以亞甲基藍(lán)(MB)為模型有機(jī)污染物染料,系統(tǒng)地研究了溶液p H、離子強(qiáng)度、吸附時(shí)間、MB初始濃度對(duì)MCNCs吸附性能的影響。結(jié)果表明,PSSMA修飾的磁性納米簇能將快速、高效地去除水溶液中MB。且PSSMA的接枝量對(duì)MCNCs的吸附能力具有重要的影響。當(dāng)PSSMA用量為0.5 g時(shí),吸附劑對(duì)MB的吸附能力為最佳,其最大吸附容量為52.22 mg/g,該吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附模型。2.將具有豐富負(fù)電荷基團(tuán)的PSSMA( COO-和 SO3-),巨大比表面積的氧化石墨烯(GO)以及良好磁響應(yīng)性的Fe3O4納米粒子相結(jié)合,通過(guò)溶劑熱法合成了PSSMA修飾磁性還原氧化石墨烯(PSSMA/M-r GO),并將其用于三種陽(yáng)離子型染料,堿性品紅(BF),結(jié)晶紫(CV),MB的吸附劑。通過(guò)FT-IR、紫外光譜(UV-vis)、SEM、TEM、TGA、XRD、VSM、DLS、N2吸附-脫附技術(shù)等儀器對(duì)PSSMA/M-r GO進(jìn)行了充分表征。系統(tǒng)研究了PSSMA/M-r GO和表面未引入PSSMA的M-r GO在不同條件下(溶液p H、吸附時(shí)間、染料初始濃度對(duì)三種染料的吸附性能。結(jié)果表明,M-r GO表面PSSMA的引入可顯著提高其對(duì)三種陽(yáng)離子染料的吸附能力。這是由于PSSMA/M-r GO表面帶有大量負(fù)電荷( COO-和 SO3-基團(tuán)),它們能與陽(yáng)離子型染料分子通過(guò)靜電作用相結(jié)合。在M-r GO表面接枝PSSMA后,其對(duì)三種染料的最大吸附量(qe,max)分別為從171.6 mg/g增加到了589.5 mg/g(BF),123.4 mg/g增加到379.8 mg/g(CV),87.9 mg/g增加到269.0 mg/g(MB)。PSSMA/M-r GO和M-r GO對(duì)三種染料的吸附均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir模型。此外,PSSMA/M-r GO對(duì)BF、CV和MB混合染料溶液也表現(xiàn)出了較高的去除率。使用2.0%Na OH乙醇溶液可對(duì)染料吸附飽和后的PSSMA/M-r GO進(jìn)行有效再生;并且再生后的PSSMA/M-r GO可通過(guò)外加磁場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)回收再利用。此外,PSSMA/M-r GO經(jīng)五次重復(fù)使用后,對(duì)染料的去除率仍然高于80%,表明本文開(kāi)發(fā)的吸附劑具有較好的再生性能。本研究制備的兩種磁性納米吸附劑不僅對(duì)陽(yáng)離子型染料具有較高的去除率,而且成本低,且可重復(fù)利用,在有機(jī)污染物吸附去除方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：磁性納米粒子 磁性石墨烯 聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來(lái)酸)鈉鹽 功能化 吸附 陽(yáng)離子型染料 電荷作用
【學(xué)位授予單位】：西南民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X788;O647.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-27
• 1.1 工業(yè)廢水中有機(jī)染料的危害及處理方法10-12
• 1.1.1 有機(jī)染料污染的危害10
• 1.1.2 有機(jī)染料的種類10-11
• 1.1.3 有機(jī)染料廢水的處理方法11-12
• 1.2 磁性納米材料的研究進(jìn)展12-19
• 1.2.1 磁性納米材料的概述12
• 1.2.2 磁性Fe_3O_4納米粒子的合成方法12-14
• 1.2.3 磁性Fe_3O_4納米粒子的表面功能化14-17
• 1.2.4 磁性Fe_3O_4納米粒子的應(yīng)用17-19
• 1.3 石墨烯及氧化石墨烯的概述19-21
• 1.3.1 石墨烯的概況19
• 1.3.2 氧化石墨烯的簡(jiǎn)介19-21
• 1.4 功能化氧化石墨烯對(duì)染料廢水的吸附研究21-22
• 1.5 本課題的選題意義及研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.1 研究目的22
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 參考文獻(xiàn)23-27
• 2. PSSMA修飾磁性納米晶簇的制備及其對(duì)MB的吸附性能27-48
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器28-29
• 2.2.2 PSSMA修飾的磁性納米簇的制備29
• 2.2.3 MCNCs對(duì)MB的吸附和解吸29-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-44
• 2.3.1 磁性納米簇的合成與表征31-37
• 2.3.2 PSSMA的用量對(duì)MB吸附的影響37
• 2.3.3 溶液離子強(qiáng)度對(duì)吸附的影響37-38
• 2.3.4 溶液的pH值對(duì)吸附性能的影響38-39
• 2.3.5 吸附時(shí)間對(duì)吸附性能的影響39
• 2.3.6 初始染料濃度對(duì)吸附性能的影響39-40
• 2.3.7 吸附動(dòng)力學(xué)研究40-41
• 2.3.8 吸附模的研究41-43
• 2.3.9 循環(huán)實(shí)驗(yàn)研究43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-48
• 3. PSSMA修飾磁性氧化石墨烯的制備及其對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附性能48-73
• 3.1 引言48-49
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分49-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器49-50
• 3.2.2 PSSMA修飾的磁性還原氧化石墨烯的制備50
• 3.2.3 PSSMA修飾磁性還原氧化石墨烯對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附50-52
• 3.3 結(jié)果與討論52-69
• 3.3.1 磁性還原氧化石墨烯的合成與表征52-58
• 3.3.2 PSSMA/M-rGO對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附性能研究58-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 4. 結(jié)論73-74
• 攻讀碩士期間的研究成果74-75
• 致謝75-76

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