共沉淀法制备磁性纳米碳材与应用于铜离子去除之研究

发布时间：2020-11-15 08:56

　　 随着大陆半导体制造业的快速发展,半导体生产过程中的废液处理问题日益受到企业的重视。本研究利用分散剂(SDS)改进共沉淀法,来分别制备三种磁性纳米碳材(Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC)作为吸附剂来吸附重金属铜离子,系统地探讨了三种磁性纳米碳材的物相、表面官能团,微观结构和磁性能。探讨了磁性纳米碳材中Fe304与碳材的比重对于其吸附和脱附性能的影响。采用碱性溶液对其进行脱附实验,探讨了其再吸附性能。(1)本研究利用XRD、XPS、TGA对共沉淀法制备得到磁性纳米碳的物相进行了分析,分析结果表明该方法制备得到的三种磁性纳米碳材都具有较高的纯度和产率,同时实验结果和磁性能分析结果表明了可以通过外加磁场实现固液分离。微观结构的分析结果表明了分散剂在一定程度上可以起到分散Fe3O4颗粒的作用,且当Fe3O4的比重较低时分散性较好。(2)利用等温吸附模型对不同比重的三种磁性纳米碳材吸附结果进行拟合分析。结果表明了,Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC均更加符合Freundlich模型,属于多分子层吸附,其最大吸附量分别可以达到9.48、32.49和21.10mg g-1,且均属于离子交换型的吸附。热力学分析结果表明三种磁性纳米碳材吸附铜离子的过程均是吸热过程,且可以自发进行。(3)利用pH值为11的NaOH溶液对三种磁性纳米碳材进行脱附,之后进行再吸附实验。进过多次循环吸附实验,Fe3O4@CNT、Fe3O4@GO和Fe3O4@AC的吸附量下降最少的分本别可以达到12.7%、14.1%和33.0%。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;O613.71;O647.33
【部分图文】：

十二烷基硫酸钠（ＮａＣ１２Ｈ２５Ｓ０４，?ＳＤＳ）是一种阴离子表面活性剂［５９］，由于二价铁离子??和三价铁离子是属于阳离子，因此加入少量的阴离子型的表面活性剂可以减缓沉淀剂加入??后产生的Ｆｅ３０４的团聚现象，其原理如图２－２所示，在没有表面活性剂的条件下，Ｆｅ３０４在??共沉淀过程中由于颗粒的生长会发生团聚，进而聚成胶体。ＳＤＳ作为一种稳定的分散剂，??由于其本身是带负电性的亲水基，与正电性的铁离子之间由于静电吸引而连接在一起，干??扰了?Ｆｅ３０４形成凝胶态，进而阻止颗粒的团聚。??１２??

?ｎＪＴｗ．?＇ＪＶ??图２－１磁性纳米碳材的制备机理图：（ａ）碳纳米管，（ｂ）石墨烯和（ｃ）活性炭??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｆｅ３〇４／Ｃａｒｂｏｎ?Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：?（ａ）?Ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅ，??（ｂ）?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ａｎｄ?（ｃ）?Ａｃｔｉｖｅ?ｃａｒｂｏｎ??２．１．３分散剂对磁性纳米碳材合成的影响??十二烷基硫酸钠（ＮａＣ１２Ｈ２５Ｓ０４，?ＳＤＳ）是一种阴离子表面活性剂［５９］，由于二价铁离子??和三价铁离子是属于阳离子，因此加入少量的阴离子型的表面活性剂可以减缓沉淀剂加入??后产生的Ｆｅ３０４的团聚现象，其原理如图２－２所示，在没有表面活性剂的条件下，Ｆｅ３０４在??共沉淀过程中由于颗粒的生长会发生团聚，进而聚成胶体。ＳＤＳ作为一种稳定的分散剂，??由于其本身是带负电性的亲水基，与正电性的铁离子之间由于静电吸引而连接在一起，干??扰了?Ｆｅ３０４形成凝胶态，进而阻止颗粒的团聚。??１２??

２．３实验方法??２．３．１实验框架??本研究的整体实验框架如图２－３所示，本研宄主要可以分为三个部分，首先对碳材进??行酸化的预处理，接着是共沉淀法制备磁性纳米碳材，最后对磁性纳米碳材的结构性能与??吸附性能进行表征。??碳材（石墨烯，碳管和活性炭）预处??理??Ｉ??共沉淀??￣￣?Ｉ??洗涤，干燥??Ｉ??磁性纳米碳材???Ｉ????Ｉ?Ｉ???结构特性分析?ＣＵ２＋吸附性能实验??１?１??ＸＲＤ?ＢＥＴ??Ｉ?１??ＳＥＭ?ＵＶ－ｖｉｓ??Ｉ?１??ＴＥＭ?等温吸附模型拟合??Ｉ?！??Ｉ?＾??￣＾Ｓ?｜?Ｉ?Ｌａｎｇｍｕｉｒ?｜?｜?Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ?｜?｜?Ｒａ＝ｌＳｉＣｈ??Ｉ?＇??ＦＴＩＲ??１??ＴＧＡ??图２－３实验框架图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｆｒａｍｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３．２实验步骤??本研宄的实验步骤如图２－４所示，主要有两个步骤分别是碳材的预处理和共沉淀法制??备磁性纳米碳材，其制备磁性纳米碳材的具体实验步骤和实验参数如下：??１６??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 夏飞麟;郭春良;;纳米碳淋巴示踪及靶向治疗的研究进展[J];临床医药文献电子杂志;2017年64期

2 刘金龙;林亮珍;胡锦凤;白明洁;陈良贤;魏俊俊;黑立富;李成明;;微波法制备纳米碳点反应机制与发光机理[J];物理化学学报;2018年01期

3 王宸;汪睿彤;黄占斌;;纳米碳保水肥对榨菜产量和氮磷利用效率的影响[J];磷肥与复肥;2018年06期

4 陈竣;;纳米碳颗粒增强型酚醛建筑泡沫的力学性能和热性能研究[J];塑料工业;2017年06期

5 张枫;;抓住核心考点 透析易错知识[J];中学生数理化(高一);2017年Z1期

6 赵培勇;;浅谈纳米碳防腐导电接地装置的施工工艺[J];安装;2012年06期

7 刘键;马筠;张志明;刘维震;郭自得;;肥料添加纳米碳在水稻上的施用效果[J];磷肥与复肥;2011年06期

8 杜建平;赵瑞花;于峰;陈树伟;李瑞丰;;纳米碳颗粒在催化中的应用及前景[J];材料导报;2010年17期

9 桑付明,成旦红,曹铁华,袁蓉,徐伟一;电沉积法制备镍-纳米碳复合镀层及其工艺[J];上海大学学报(自然科学版);2004年03期

10 杨学军,丘哲明,胡良全;纳米碳黑对酚醛树脂力学性能的影响[J];宇航材料工艺;2003年04期

相关博士学位论文 前10条

1 孙杰;纳米碳在腹腔镜胃及结直肠癌手术中的应用[D];山东大学;2018年

2 李军章;纳米碳酸盐的制备及其化学反应行为的研究[D];河北工业大学;2013年

3 徐海涛;微纳米碳铁复合材料的制备与表征[D];中国科学院研究生院（理化技术研究所）;2009年

4 李海涛;荧光纳米碳点的合成及其催化应用研究[D];苏州大学;2013年

5 吴峻青;纳米碳复合储氢材料制备及储氢机理的研究[D];山东科技大学;2008年

6 薛芳沁;纳米碳淋巴示踪剂在胃肠肿瘤手术中的应用研究[D];南方医科大学;2016年

7 孔华庭;纳米碳黑—金属复合物的联合呼吸毒性研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2017年

8 于鹏;纳米碳改性过渡金属基锂电材料的制备及其电极过程机制[D];黑龙江大学;2017年

9 孙朋成;三种环境材料对土壤铅镉固化及氮肥增效机理研究[D];中国矿业大学(北京);2016年

10 张彪;基于导电结构构建的纳米碳/硅橡胶复合材料压阻特性研究[D];华中科技大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘鸽;纳米碳混杂W/O型Pickering乳液稳定剂的制备和性能[D];沈阳航空航天大学;2019年

2 郭呈宇;极微量亚甲蓝负显影技术对于甲状旁腺功能保护的研究[D];内蒙古医科大学;2019年

3 杨志锋;共沉淀法制备磁性纳米碳材与应用于铜离子去除之研究[D];福州大学;2018年

4 侯俊婕;铜基非贵金属化合物/纳米碳复合材料在电催化中的应用研究[D];温州大学;2019年

5 沈毅星;利用木质素制备掺杂纳米碳催化剂及其电催化氧还原性能研究[D];华南理工大学;2019年

6 王斌;甲状腺全叶切除术中预防甲状旁腺损伤方法的初步探讨[D];新疆医科大学;2019年

7 刘秋华;约束电爆石墨制备低维纳米碳方法研究[D];兰州理工大学;2019年

8 石亮;纳米碳混悬液在甲状腺癌扩大根治术中的应用价值[D];吉林大学;2019年

9 郭建;纳米碳在腹腔镜辅助远端胃癌根治中淋巴结清扫的临床应用价值分析[D];皖南医学院;2019年

10 闫玲美;纳米碳结构的微波法制备和性质研究[D];吉林大学;2018年

本文编号：2884579