Fe3O4@离子印迹聚(St-HPMA-DVB)复合材料的合成及其对水中高氯酸盐选择性吸附

采用超声协助悬浮聚合法以高氯酸根（ClO₄-）为模板制备了Fe₃O₄@离子印迹聚（苯乙烯-3-（2-氨基三乙基四胺）-2-甲基丙烯酸羟丙酯-二乙烯苯）（Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB））磁性复合材料,通过TEM、振动样品磁强计（VSM）、TGA、XRD、元素分析（EA）、FTIR等对其进行表征,考察了交联剂DVB用量对材料结构与性能的影响。结果表明:合成的Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料平均粒径为500~2 000 nm,随DVB用量的增加而增大;磁化强度为9.77~12.78 emu/g,随DVB用量的增加而减小;DVB的加入有利于Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的离子印迹空腔的形成和稳定。考察了不同溶液pH值、ClO₄-的初始浓度、吸附时间等条件下Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）吸附水中ClO₄-的性能,发现溶液pH值能显著影响Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO₄-的吸附效果,pH为3.0时效果最佳;不同DVB用量Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO₄-的吸附量和选择性有影响,当DVB用量为0.5 g时,Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的吸附量和选择性最佳;吸附机制以离子交换和静电引力为主。等温吸附线符合Langmuir模型,Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的饱和吸附量（q_m,c=76.9~111.1 mg/g）高于非离子印迹材料Fe₃O₄@非离子印迹聚（NIP）（St-HPMA-DVB）磁性复合材料（q_m,c=62.5 mg/g）。吸附过程可在10 min内达到平衡,符合准二级动力学模型;Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料能高选择性地有效吸附水中ClO₄-,对ClO₄-的印迹因子α为1.8,对几种常见共存离子的选择性因子β>5.8,是潜在的高选择性吸附和回收ClO₄-的功能材料。      

Fe3O4/高岭土磁性复合材料对Cu2+的吸附性能

为实现高岭土（Kaolin）在Cu²⁺废水处理中的实际应用,采用球磨方法制备了剥离Kaolin,并通过氧化沉淀法制备了Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料。通过激光粒度分析仪、SEM、XRD对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的形貌及组成进行表征,并通过测试Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的饱和吸附量和磁分离回收率,确定了当Kaolin球磨4.0 h、掺量为3.0 g时所制备的Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附性能最佳,平衡吸附量为17.98 mg/g。磁滞回线结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料具有较好的磁响应性,饱和磁化强度约为16.19 emu/g。此外,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的吸附数据进行拟合,结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,既存在单分子层吸附,也存在多分子层吸附。     

可氧化再生的“核-壳”结构磁性吸附剂Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2-CeO2对水中氧氟沙星的吸附机制

为去除水中难生物降解的氧氟沙星（OFLX）,突破吸附剂固液分离和再生难的瓶颈,采用SiO₂和CeO₂功能化修饰Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄磁性纳米颗粒,制备得到磁性纳米复合物吸附剂Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂,利用XRD、FTIR、SEM、TEM、和振动样品磁强计等对Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂进行了系统表征。3种动力学模型（拟一级动力学、拟二级动力学和颗粒内扩散模型）、3种等温线模型（Langmuir、Freundlich和D-R模型）和吸附热力学的研究结果表明：该吸附过程的速率由颗粒内扩散和液膜扩散等多种因素共同控制;该吸附过程以物理吸附为主,化学...     

磁性介孔TiO2/氧化石墨烯复合材料的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）、纳米Fe₃O₄、钛酸四丁酯（TBOT）为原料,合成了磁性介孔TiO₂/GO（Fe₃O₄@TiO₂/GO）复合材料,用其处理浓度为10 mg·L-1的含U（Ⅵ）废水。研究了Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料中GO含量、溶液初始pH值、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量、反应时间、U（Ⅵ）初始浓度及共存离子对U（Ⅵ）吸附的影响。结果表明:在pH值为6、GO质量分数为60wt%、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量为10 mg的条件下,Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附效果最佳,较同等条件下磁性介孔Fe₃O₄@TiO₂复合材料和GO的吸附量分别高了10.99 mg·g-1和1.91 mg·g-1。Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附180 min即达到平衡,准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能很好地描述其吸附过程。解吸实验表明,经5次吸附-解吸后,U（Ⅵ）的吸附率仍高达90.86%,说明Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料具有较高的循环利用性能。      

巯基功能化纳米Fe3O4 高分子磁性复合材料的合成及其对水中亚甲基蓝的吸附作用

采用悬浮聚合法制备了巯基功能化纳米Fe₃O₄ -高分子磁性复合材料（SH-nFe₃O₄-polymer ）。通过TGA、EA、AAS、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对合成的SH-nFe₃O₄-polymer进行了组成、结构、形貌、磁性等表征,并研究了其吸附和去除水中亚甲基蓝（MB）染料的性能。结果表明：合成的SH-nFe₃O₄-polymer平均粒径为250~300 nm,饱和磁化强度为5.88 emu/g;SH-nFe₃O₄-polymer对MB的等温吸附线符合Langmuir模型,饱和吸附量为476.2 mg/g,高于四乙烯五胺功能化纳米Fe₃O₄-高分子磁性复合材料（TEPA-nFe₃O₄ -polymer,30.6 mg/g）和不含磁核的巯基功能高分子材料（SH-polymer,74.6 mg/g）。吸附热力学研究表明,SH-nFe₃O₄-polymer对MB的吸附过程是自发的吸热熵增过程;吸附动力学研究表明,吸附过程可在10 min内达到平衡,符合准二级动力学模型;其吸附过程的活化能为9.53 kJ/mol。SH-nFe₃O₄-polymer能有效去除水中的MB,其对MB的吸附机理涉及静电相互作用、π-π相互作用和疏水相互作用;磁核的存在可以形成微电场,有利于加速吸附过程的传质,确保吸附过程快速有效地进行。     

纳米Fe3O4@茶渣/海藻酸钙磁性复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制

采用离子共沉淀技术在茶渣(Tea waste, TW)表面沉积纳米Fe₃O₄粒子(TW@nano-Fe₃O₄),用溶胶凝胶法制备茶渣@纳米Fe₃O₄/海藻酸钙(TW@nano-Fe₃O₄/CA)磁性复合微球,通过SEM、XPS、XRD、振动样品磁强计(VSM)及万能试验机对材料结构和性能进行了表征与测试,并研究了其对水溶液中亚甲基蓝(Methylene blue, MB)的吸附性能与机制。结果表明,TW@nano-Fe₃O₄/CA复合微球磁性响应明显,粒径为1.2~1.7 mm。微球表面粗糙、褶皱,内部为疏松多孔道结构。随TW@nano-Fe₃O₄含量增加,微球粒径增加,磁响应增强,但对MB的吸附量缓慢下降;TW@nano-Fe₃O₄/CA微球对MB的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Langmuir模型,对MB的吸附过程是自发性和熵减小的放热过程。在303 K下,质量配比为TW@nano-Fe₃O₄∶CA=4∶1的复合微球对MB的Langmuir最大吸附量为272.5 mg·g^-1,比TW提高86.7%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

纤维状磁性二氧化钛复合材料的制备及其对La3+的吸附行为

为富集回收低浓度矿山尾水中稀土资源,采用溶胶-凝胶法和水热法制备了纤维状外壳的磁性二氧化钛复合材料Fe₃O₄@fTiO₂,利用SEM、TEM、XPS、FTIR和XRD对材料进行表征,考察了Fe₃O₄@fTiO₂对稀土La³⁺的吸附行为。结果表明：Fe₃O₄@fTiO₂是外壳为纤维状的核壳结构磁性复合材料;吸附剂具有良好的超顺磁性,饱和磁化强度高达30.81 emu·g^-1;在15℃、pH=5的酸性条件下,Fe₃O₄@fTiO₂对稀土La³⁺在15 min内达到吸附平衡,且符合伪一级动力学模型;Langmuir等温吸附模型能较好地描述吸附La³⁺过程,理论吸附容量为142.88 mg·g^-1;Fe₃...     

Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究

以竹粉废料为原料,利用尿素热解制得氮掺杂生物炭(NBC),再通过原位沉积法在生物炭表面生长纳米Fe₃O₄,得到Fe₃O₄-氮掺杂生物炭复合材料(NBC-Fe₃O₄)。以KH₂PO₄溶液模拟含磷废水测试了NBC-Fe₃O₄复合材料的吸附性能,结果表明复合材料在pH值7时达到最佳吸附效果,吸附效率接近100%,最大吸附量为20.3 mg/g;复合材料对磷的吸附符合朗格缪尔模型和二级动力学方程。另外,复合材料中含有大量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),可以通过外加H₂O₂溶液形成芬顿氧化体系,实现同步催化降解腐殖酸和吸附磷酸根污染物。     

含锰废水为原料制备MnO2/Fe3O4及对Cu2+的吸附研究

开发高效、无毒、低成本的吸附剂对处理重金属离子具有重要意义。该文以含锰废水为原料,通过电絮凝处理技术及热处理,制备了一种MnO₂/Fe₃O₄复合材料。所制得的MnO₂/Fe₃O₄-10对铜离子具有优异的吸附效果,理论最大吸附量为72.5 mg/g,其热力学吸附过程符合Freundlich模型,动力学吸附过程符合准二级动力学模型。表征分析认为,MnO₂/Fe₃O₄-10的优异性能归功于分散的球形纳米颗粒形貌,因为其可提供较大的比表面积和吸附活性位点。     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

可磁分离Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备及其性能

为了利用Fe₃O₄的磁响应性及石墨相C₃N₄（g-C₃N₄）优良的光催化活性,首先采用高温热聚合法,以尿素为前驱体制备g-C₃N₄,然后采用水热法合成了可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料。利用TEM、XRD、TGA、BET和振动样品磁强计（VSM）等多种测试手段表征分析Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的形貌、晶型结构、比表面积、成分、饱和磁化强度等。通过模拟太阳光下Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料光催化吸附降解亚甲基蓝（MB）的实验,评价了Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的吸附性能及光催化性能。结果表明,可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有较大的比表面积,约为71.89 m²/g;且具有较好的磁性,饱和磁化强度为18.79 emu/g,可实现复合材料的分离回收;光照240 min时,Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料对MB的去除率为56.54%。所制备的Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有优良的吸附性能、光催化活性和磁性,并可通过外加磁场进行分离与回收。     

Fe3O4复合材料对Cd2+的吸附性能研究

在碱性条件下,以共沉淀法合成Fe₃O₄,再以正硅酸乙酯和二乙烯三胺为原料,制备出Fe₃O₄复合材料(Fe₃O₄-SiO₂-NH₂)。采用FT-IR、VSM和SEM对其结构进行表征,并研究了复合材料对Cd2+的吸附性能。实验结果表明,在T=55℃、t=60 min、Cd2+溶液的初始浓度为100 mg·L-1、Fe₃O₄-SiO₂-NH₂的添加量为0.1 g时,该材料对Cd2+的吸附容量为71.4 mg·g-1。其吸附动力学行为更符合准二级动力学,热力学更适合用Langmuir等温吸附模型描述。Fe₃O₄-SiO₂-NH₂吸附Cd2+后洗脱再生,经过5次循环使用后,其对Cd2+的去除率仍然大于70%。      

Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂的制备及性能

具有磁性的非均相催化剂价格低廉、低污染、高能效、容易从溶液中分离出来。经过水热合成法合成的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂在活化过一硫酸盐（2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄）产生硫酸根自由基（SO₄-）降解水中有机污染物表现出了优良的性能。把不同质量的磁性Fe₃O₄微球与线状的MnO₂负载到一起,合成三种Fe₃O₄:MnO₂质量比分别为1:3、2:3、1:1的Fe₃O₄/MnO₂催化剂,经过XRD、SEM和TEM表征,表明这两种金属氧化物负载到一起。对比不同Fe₃O₄:MnO₂质量比的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂活化2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄的活性,发现Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化剂催化活性最高。通过考察不同因素对Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化活性的影响得出,水中罗丹明B（Rh B）降解的最佳条件为10 mg/L Rh B、0.4 g/L Fe₃O₄/MnO₂催化剂、0.3 g/L 2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄、pH=8。Fe₃O₄/MnO₂（2:3）磁性复合氧化物催化剂经过3次循环利用后,催化活性没有明显下降。SO₄-在降解水中Rh B起主要作用。      

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

磁性Fe3O4纳米复合材料的制备及其对Pb(II)的吸附

为解决磁性纳米Fe₃O₄易被腐蚀、团聚等问题,可对其进行功能化修饰。在超声波辐照下首先制备磁性纳米Fe₃O₄颗粒,然后选用2,5-二氨基苯磺酸(SP)和间苯二胺(mPD)单体为引入剂进行功能化修饰,制备得到富含氨基、磺酸基和亚氨基活性官能团的金属基复合材料Fe3O4-mPD/SP(95∶5),并采用FTIR、TEM、XRD等手段对其进行表征,证实了超声波辐照法制得的磁性纳米复合材料具有稳定性好、反应活性高、粒径小和比表面积更大等特点。同时考察其对Pb(II)的吸附性能,结果表明：mPD和SP摩尔比、溶液pH值、竞争性阳离子种类和反应温度等因素均会影响吸附效果;等温吸附过程符合Freundlich模型,吉布斯自由能?G0<0,吸附是一个自发过程;Pb(II)的吸附行为符合准二级动力学,速率常数k₂=3.61×10^-3 g·mg^-1·min^-1,平衡吸附量q_e=63.297 mg·g     

自组装法制备磺化聚苯乙烯@Fe3O4磁性复合颗粒及其磁性能

实现结构可控、均匀包覆是制备核-壳复合材料的关键。采用离子交换法完成了磺化聚苯乙烯(PSS)表面Na+与溶液中Fe2+和Fe3+的交换,于碱性条件下制备了PSS表面负载Fe₃O₄(PSS@Fe₃O₄)的磁性复合颗粒。通过称重法计算了Fe₃O₄最大包覆率;通过振动样品磁强计(VSM)测试了不同负载含量下PSS@Fe₃O₄复合颗粒的磁性能;通过XRD、衰减全反射-FTIR (ATR-FTIR)、SEM-EDS分析了PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒的化学组成和微观结构。结果表明,随着Fe2+/Fe3+浓度增加,PSS@Fe₃O₄磁性颗粒的饱和磁化强度也随之增大,最大饱和磁化强度为7.51 emu/g,并具有明显的磁响应性;Fe₃O₄均匀包覆在PSS表面,最大包覆率为8.3 wt%。PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒有望用于磁流变、医学及水处理领域。