磁性阴离子吸附剂的制备及其去除水中Ni2+离子的研究

本文制备了具有核/壳结构的磁性纳米颗粒Fe_3O_4@SiO_2,用马来酸酐和均苯四甲酸酐分别对Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子进行接枝改性,分别标记为Fe_3O_4@SiO_2@M和Fe_3O_4@SiO_2@P,使其带有较多的负电荷,形成对金属离子有吸附作用的阴离子吸附剂。考察了两种吸附剂对水中Ni~(2+)的吸附性能。结果表明,两种吸附剂对低浓度的Ni~(2+)有较好的吸附作用。当Ni~(2+)浓度小于0.5g·L~(-1)时,两种吸附剂对Ni~(2+)去除效率均可达到100%。当吸附剂用量一定时,随Ni~(2+)浓度增加,去除率下降。     

新型磁性吸附材料的合成及表征

水中重金属的脱除是污水处理中的重要内容。吸附法是一种除去水中重金属污染的简单高效的方法。磁性吸附剂具有成本低、无二次污染、吸附率高、便于分离和再生等特点,在污水处理上有着重要的应用前景。本文采用溶剂热法制备磁性Fe_3O_4纳米粒子,考察了外部条件对磁性Fe_3O_4纳米粒子生成的影响,确定了制备磁性Fe_3O_4纳米粒子的最佳条件。制备了Fe_3O_4@SiO_2复合微球,通过将壳聚糖键合到颗粒表面并接枝三乙烯四胺改性,得到氨基修饰的磁性Fe_3O_4纳米粒子。     

纳米四氧化三铁沸石微球吸附废水中铅离子研究

采用纳米Fe_3O_4对人造沸石(NZ)进行改性,研究了吸附剂投加量、废水pH、不同交联剂、离子含量等对改性磁性沸石微球去除废水中Pb~(2+)性能的影响,分析了改性沸石的吸附动力学和吸附等温线。结果表明,在Pb~(2+)溶液pH=3,吸附剂投加量为0.6 g/L条件下,钙交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Ca-MZS)对溶液中Pb~(2+)的去除率达93.4%,最大吸附量为77.1 mg/g,较NZ的最大吸附量8.02 mg/g有明显提高。Ca-MZS比铁交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Fe-MZS)的最大吸附量高2.57 mg/g。Ca-MZS对Pb~(2+)的吸附过程符合准2级动力学模型和Freundlich模型。Pb~(2+)溶液分别加入Na~+、K~+时,Ca-MZS对Pb~(2+)去除率分别下降了9.3个、16.1个百分点。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

Fe_3O_4@SiO_2-Cu复合磁性纳米粒子的制备及其脱硫性能的研究

采用水解法合成了核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体,用等体积浸渍法在磁性Fe_3O_4@SiO_2载体表面负载CuCl_2,得到Fe_3O_4@SiO_2-Cu磁性纳米粒子吸附剂。采用XRD、TEM、FT-IR、XPS、N_2吸附-脱附和振动样品强磁计(VSM)等表征手段对制备的吸附剂进行表征,考察了吸附剂对模型汽油中不同硫化物的脱硫性能。结果表明,核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体的比表面积为246.5 m~2/g,同时饱和磁强度为44.6 emu/g。负载铜离子后,Fe_3O_4@SiO_2-Cu的饱和磁强度为43.9 emu/g。Fe_3O_4@SiO_2-Cu吸附剂可有效吸附噻吩类硫化物,硫容可达1.42 mg(S)/g(吸附剂)。采用先醇洗后焙烧的方法对失活吸附剂进行再生,吸附剂循环使用5次后仍能保持良好的再生稳定性。     

Fe3O4@ABc复合材料的制备及其对水中甲基橙的吸附

以Fe_3O_4纳米粒子和海藻生物质炭(ABc)为原料,采用共沉淀法制备了磁性海藻生物质炭(Fe_3O_4@ABc)复合材料,并用于甲基橙(MO)的吸附。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和VSM对Fe_3O_4@ABc复合材料进行了表征。考察了溶液pH、吸附剂添加量对MO吸附性能的影响,并进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。结果表明,Fe_3O_4纳米粒子成功复合到ABc表面,Fe_3O_4@ABc复合材料具有超顺磁性,在外在磁场的作用下能够快速分离;当m(ABc)∶m(Fe_3O_4)=2∶1时,制备的Fe_3O_4@ABc复合材料比表面积为622.88m2/g,平均孔径1.55 nm,具有良好的MO去除效果。当MO质量浓度为100 mg/L,Fe_3O_4@ABc添加量为10 mg,pH为3,吸附时间240 min,MO的去除率为96.14%。制备的Fe_3O_4@ABc复合材料对MO的吸附过程符合拟一级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型,并以物理吸附为主,化学吸附为辅。     

3种含铁吸附剂对水中磷酸盐的吸附性能

以磁性纳米铁酸锰(MnFe_2O_4)和磁性纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)以及羟基铁(FeO_xH_y)作为吸附剂去除水中磷酸盐,研究了3种含铁材料对磷酸盐的吸附性能与机理。研究结果表明,3种吸附剂对磷酸盐的吸附过程均为物理化学吸附,吸附速度大小为Fe_3O_4MnFe_2O_4FeO_xH_y;FeO_xH_y和MnFe_2O_4的吸附性能要优于Fe_3O_4,三者的最大饱和吸附容量分别为29.836、21.970、1.314 mg/g;pH会影响吸附剂的吸附效果,酸性越强,吸附效果越好;吸附前后的ξ电位表明,3种吸附剂带电性受pH影响较大,ξ电位绝对值随pH的增大而增大。磁性纳米铁酸锰对磷酸盐表现出良好的吸附性能,其作为1种新型吸附材料具有一定的研究和应用前景。     

硅烷偶联剂改性埃洛石/Fe_3O_4复合材料的制备及对Sb~(5+)的去除

通过原位沉淀法合成埃洛石-四氧化三铁(HNTs-Fe_3O_4),分别采用4种不同的硅烷偶联剂对其进行表面改性制备4种不同的吸附剂,对KH-108改性后的材料进行了结构表征,并对其在不同影响因素下对水溶液中5价锑的吸附效果进行了研究。结果表明,埃洛石已经被成功改性,其中3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-108)改性的HNTs/Fe_3O_4对水体中的Sb~(5+)具有最好的吸附效果。优化吸附p H为3,该吸附过程可以用准2级动力学和Langmuir方程进行很好的拟合,主要吸附机理是Sb~(5+)在吸附剂表面形成了内层络合物。     

磁性氧化石墨烯纳米粒子的制备及其对大红染料的去除

合成氧化石墨烯磁性纳米复合材料Fe_3O_4-NH_2@GO,通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的形貌、结构进行表征,并考察影响该磁性材料对水样中大红染料吸附过程的主要参数,包括吸附剂用量,pH,吸附时间及温度。结果表明,吸附剂Fe_3O_4-NH_2@GO对大红染料有较好的吸附性能,最佳吸附pH为4,吸附平衡时间为8 h,理论最大吸附量69.44 mg/g,升高温度,可提高Fe_3O_4-NH_2@GO对大红染料的吸附能力。动力学研究结果证明,该吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir模型。     

磁性金属有机骨架材料Fe_3O_4@MOF-199的制备及其对甲基蓝的吸附性能研究

实验通过制备Fe_3O_4@MOF-199复合材料,并以其作为吸附剂,对甲基蓝进行吸附研究。并对材料进行扫描电镜(SEM)的表征。通过研究pH值,吸附剂用量,震荡时间等单因素和饱和吸附量来探究Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料的吸附性能。实验结果表明,Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料吸附对甲基蓝吸附的最佳条件为pH值为6,吸附剂添加量为5 mg,震荡时间为60 min。该实验结果表明Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料是去除水中甲基蓝的优良吸附剂。     

磁性氧化石墨烯纳米粒子的制备及其对大红染料的去除

合成氧化石墨烯磁性纳米复合材料Fe_3O_4-NH_2@GO,通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的形貌、结构进行表征,并考察影响该磁性材料对水样中大红染料吸附过程的主要参数,包括吸附剂用量,pH,吸附时间及温度。结果表明,吸附剂Fe_3O_4-NH_2@GO对大红染料有较好的吸附性能,最佳吸附pH为4,吸附平衡时间为8 h,理论最大吸附量69.44 mg/g,升高温度,可提高Fe_3O_4-NH_2@GO对大红染料的吸附能力。动力学研究结果证明,该吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir模型。     

磁性纳米Fe3O4的制备及其对Cr6+的吸附

采用共沉淀法制备磁性纳米Fe_3O_4,利用TEM、FT-IR、XRD和BET对制备的材料进行表征,并研究磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附去除效果。结果表明,磁性纳米Fe_3O_4成功制备。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附动力学可以用准一级动力学方程描述,60 min达吸附平衡,以物理吸附为主,平衡吸附量为8.182 mg/g。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附热力学可以用Langmuir等温模型描述,最大吸附量为7.235 mg/g。此外,溶液中Cr~(6+)初始浓度增加,平衡吸附量先快速增加后缓慢增加。初始浓度低时,不同温度平衡吸附量线性增加;初始浓度高时,温度越高,平衡吸附量越大。溶液pH增加,平衡吸附量先增加后减少;溶液中阳离子种类和浓度对磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附有一定的影响。     

巯基功能化磁性纳米材料去除水中Ag(I)和Cd(II)

以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,对Si O_2包覆Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4@Si O_2)进行改性,制备了表面巯基化磁性纳米吸附材料(Fe_3O_4@Si O_2-RSH),对其进行了表征,并研究了其对水中痕量Ag(I)和Cd(II)的吸附性能。结果表明,Fe_3O_4@Si O_2-RSH能够通过其表面巯基的螯合离子交换作用,在p H为4.0~8.0内快速、高效的吸附溶液中痕量Ag(I)和Cd(II),且受溶液中Na(I)、Ca(II)、Fe(II)等共存离子影响较小。发生在Fe_3O_4@Si O_2-RSH表面的单层吸附能够在10 min内达到平衡,Ag(I)和Cd(II)的去除率均90%;被吸附的Ag(I)和Cd(II)能够被HNO_3溶液或L-半胱氨酸溶液洗脱并回收,回收率83%。Fe_3O_4@Si O_2-RSH可以作为高效的吸附剂,用于污水中痕量Ag(I)和Cd(II)的深度处理和资源化回收利用。     

改性ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对蜂蜜中三种抗生素富集测定

合成了ZrO_2/Fe_3O_4纳米吸附材料并对其表面进行疏水改性,并对其进行表征。结果表明ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核且经过疏水改性后,具有较强的超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从蜂蜜处理液中快速富集土霉素,四环素和金霉素。吸附在纳米材料上的抗生素经解吸附后进行色谱测定,而吸附剂可以循环利用。此种方法不仅节约了样品前处理成本,而且简化了前处理过程,在样品前处理领域具有广阔的应用前景。     

新型磁性纳米功能材料Fe_3O_4@g-C_3N_4的制备及其吸附铀的性能研究

利用沉积还原法制备了一种新型磁性功能纳米吸附材料Fe_3O_4@g-C_3N_4并应用于铀的吸附性实验中,获得了较好的吸附性能评价。表征方法表明,材料g-C_3N_4包裹在磁性Fe_3O_4纳米粒子的外部,其吸附材料物理组织结构得到提升,吸附铀的性能较好。吸附实验表明,在质量浓度为140mg/L的铀标准溶液中,最佳的pH值为10,最佳的吸附剂投入量为6.5mg,最佳吸附时间为150min,最大吸附量可达352.1mg/g,最佳吸附率可达到90%以上。     

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。     

HNT/Fe_3O_4-HA纳米吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

正本文提出了一种用于Cr(Ⅵ)离子的纳米级高效吸附剂,它是以埃洛石纳米管(HNTs)为天然基础构建的。另一方面,为了增加磁性,将Fe_3O_4纳米颗粒加入到HNTs表面。腐植酸(HA)作为纳米吸附剂的主要成分,也被负载到HNT/Fe_3O_4纳米复合材料的表面。在不同浓度K_2CrO_4的水溶液中,对制备的HNT/Fe_3O_4-HA纳米吸附剂去除Cr(Ⅵ)的过程进行了仔细监测。     

Fe_3O_4@LDH磁性纳米粒子的制备及吸附性能研究

以Fe_3O_4磁性纳米粒子为核,通过控制溶液的pH制备了核-壳结构的Fe_3O_4@LDH复合材料。并将该材料作为吸附剂,用甲基橙(MO)来模拟废水染料,研究不同时间和不同浓度的条件下,Fe_3O_4@LDH复合材料对甲基橙溶液的吸附情况。结果表明,Fe_3O_4@LDH磁性复合材料对甲基橙的吸附平衡时间为60 min,最大吸附量为164 mg·g~(-1),吸附效果良好。同时,在外加磁场的作用下实现了快速的固液分离,表明所制备的磁性Fe_3O_4@LDH是一种易于分离的高效吸附剂。     

黑曲霉磁性生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀性能研究

以亲铀真菌黑曲霉和纳米Fe_3O_4为原料,制备了一种新型黑曲霉磁性生物吸附剂(Nano-Fe_3O_4 modified Aspergillus niger,NFAN)。研究了初始p H值、吸附时间、吸附剂投加量以及铀初始浓度等对NFAN吸附铀酰离子的影响,分析了吸附铀过程的动力学及热力学规律。结果表明,NFAN在初始浓度为6 mg/L,p H=7,NFAN的用量为0.15 g/L,吸附4 h。在此条件下,NFAN的铀吸附量为60.05 mg/g,铀吸附率可达76.36%,吸附过程符合准二级动力学模型。