系列纳米过渡金属氧化物的制备及其吸附性能研究

发布时间：2018-02-13 07:06

  本文关键词： 吸附 铬掺杂氧化锌 四氧化三铁 二氧化锰　出处：《青岛科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国淡水资源匮乏,尤其是伴随着经济快速发展,大量工业以及生活污水的排放使得水资源短缺的形势愈加严峻。作为废水排放大户的纺织印染行业,每年都将含有大量有毒有机污染物的工业废水排放到环境中去,给人类健康及生存环境均带来了严重的危害。在各类印染废水的处理方法中,吸附法因具有能耗低、适用范围广、处理效果好及可重复利用等特点而被广泛利用。本文制备了三种纳米过渡金属氧化物:Cr掺杂ZnO、Fe_3O_4以及MnO_2,研究了其对水体中有机染料的吸附性能,并深入探究了水体中染料的初始浓度、接触时间、pH值对材料吸附性能的影响,建立了吸附动力学模型及吸附等温线模型。除此之外,本文还研究了所制备的三种纳米过渡金属氧化物的回收以及循环再生能力。主要研究内容如下:(1)以Cr(NO_3)_3·9H_2O、Zn(NO_3)2·6H_2O为原料,NaOH为沉淀剂,无水乙醇为溶剂,采用溶剂热法制备Cr掺杂纳米ZnO,并采用XRD,XPS,EDS,SEM,TEM,BET,Zeta电势对产物进行表征。以甲基橙(MO)溶液模拟染料废水,研究了不同MO溶液浓度、接触时间对所制备的产物吸附性能的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,所制备的Cr掺杂纳米ZnO表面带有正电荷,通过静电作用可去除水体中的阴离子染料MO,其饱和吸附量为310.4 mg·g-1,MO在Cr掺杂ZnO纳米吸附剂表面的吸附符合准二级动力学方程及Langmuir吸附等温式。通过一种简单的化学方法可以实现ZnO和MO的回收再利用。(2)以Fe(NO_3)_3·9H_2O、FeCl2·4H_2O为原料,NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米材料,并采用XRD、TEM、VSM、BET、Zeta电势对产物进行表征。以亚甲基蓝(MB)溶液模拟印染废水,研究了溶液的pH值、MB溶液的初始浓度以及接触时间对制备产物吸附性能的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,所制备的Fe_3O_4磁性纳米吸附剂表面带有负电荷,通过静电作用可去除水体中的MB,其饱和吸附量为45 mg·g-1,MB在Fe_3O_4纳米吸附剂表面的吸附符合准二级动力学方程及Langmuir吸附等温式。此外,所制备的Fe_3O_4磁性纳米吸附剂可以通过外加磁场完全回收。采用H_2O_2解吸和K2S2O8直接氧化染料两种方法研究了纳米Fe_3O_4的再生,结果证明纳米Fe_3O_4具有良好的循环稳定性。(3)以KMnO_4、H_2C2O_4·2H_2O为原料,制备纳米MnO_2,并采用XRD、SEM、TEM、BET、Zeta电势对产物进行表征。以MB溶液模拟染料废水,研究了溶液的pH、MB溶液的初始浓度以及接触时间对产物吸附性能的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,所制备的纳米MnO_2表面带有负电荷,通过静电作用可去除水体中的MB,其饱和吸附量为280 mg·g-1,MB在纳米MnO_2表面的吸附符合准二级动力学方程及Langmuir吸附等温式。采用K2S2O8直接氧化染料法研究了纳米MnO_2的再生,结果证明纳米MnO_2具有优异的循环稳定性。
[Abstract]:In this paper , three kinds of nano - transition metal oxides : Cr - doped ZnO , Fe _ 3O _ 4 and MnO _ 2 have been studied . The adsorption mechanism of Fe _ 3O _ 4 magnetic nano - adsorbent was studied by means of XRD , TEM , TEM , BET and zeta potential .

【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ424;TB383.1

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本文编号：1507596