磁性铁氧体材料对染料废水的吸附去除应用研究

发布时间：2018-10-04 19:19

【摘要】：近年来,人工合成染料进入水体系引起的污染已经引起了人们广泛关注。这些合成染料一旦进入环境之后难于自然降解,会严重威胁水生态平衡,进而危害人类健康。因此,为了保证人们能有一个良好的长期水质条件和健康的生态系统,研发快速高效、经济实用的染料废水处理技术和方法已经成为当前研究热点之一。本论文中,采用一步水热合成方法合成了磁性CdFe2O4,然后利用SEM,BET和VSM等方法进行了表征。分析结果表明：所合成的尖晶石结构的CdFe2O4颗粒大小分布均匀,粒径大约在20～30 nm之间,比表面积为85.80 m2·g-1,并且有中空表面粗糙的特点,其多孔的结构将会有利于染料的吸附,平均孔径为24nm；饱和磁化量为22.34 emu g-1,表明具有良好的磁性能。首先研究了磁性CdFe2O4对刚果红(CR)的吸附行为。实验中考察了溶液pH值、CR溶液浓度、吸附时间和吸附剂用量等对CdFe2O4吸附的影响,并研究了吸附动力学和吸附等温线。实验结果表明：溶液的pH值对吸附几乎没有影响；20 mg·L-1的CR溶液的吸附剂用量为0.03g,对刚果红溶液去除率可达97.9%; CdFe2O4对CR的吸附符合Langmuir等温式(r0.990),298 K下的饱和吸附量为86.713mg·g-1,并且吸附以物理吸附为主；20mg·L-1的CR溶液40min内吸附基本达平衡,该过程符合准二级动力学模型,整个吸附过程主要由粒子内扩散控制。其次,我们又研究了磁性CdFe2O4对酸性枣红(AC)的吸附行为。实验中考察了AC溶液的pH值、AC溶液的浓度、吸附时间和吸附剂用量对对CdFe2O4吸附的影响,也研究了吸附动力学和吸附等温线。实验结果表明：溶液的pH值对吸附几乎没有影响；20mg·L-1的AC溶液的吸附剂用量为0.03g,除率可达95.9%；CdFe2O4对AC的吸附符合Langmuir等温式(r0.999),298 K下的饱和吸附量为69.702mg-g-1,并且吸附以物理吸附为主；20mg·L-1的AC溶液50min内吸附基本达平衡,该过程符合准二级动力学模型,整个吸附过程主要由粒子内扩散控制。再者,本文还研采用了不同的吸附方法使用吸附剂CdFe2O4对CR和AC在二元混合体系中的去除行为进行研究。CdFe2O4对CR和AC混合液也具有很好的吸附效果。然后把吸附剂CdFe2O4制作成膜对CR和AC混合液进行动态吸附,实验发现去除率可达到95.55%,这表明CdFe2O4膜也有良好的吸附能力。最后进行了重复使用试验。实验结果表明,吸附了CR和AC之后的CdFe2O4颗粒,采用磷酸盐/乙醇溶液洗脱解析处理后,重复使用5次后,去除率仍可达到90%以上,表明所制备的CdFe2O4具有良好的重复使用性能。因此,制备的CdFe2O4不但可以多次重复利用并且有良好的磁性可实现快速分离。
[Abstract]:In recent years, the pollution caused by artificial synthetic dyes into water system has attracted widespread attention. Once these synthetic dyes enter the environment, they are difficult to degrade naturally, which will seriously threaten the ecological balance of water and endanger human health. Therefore, in order to ensure that people can have a good long-term water quality conditions and healthy ecosystem, research and development of rapid, efficient, economical and practical dye wastewater treatment technology and methods has become one of the hot research. In this thesis, magnetic CdFe2O4, was synthesized by one step hydrothermal synthesis and characterized by SEM,BET and VSM. The results show that the size distribution of spinel CdFe2O4 particles is uniform, the particle size is about 20 ~ 30 nm, the specific surface area is 85.80 m ~ 2 g ~ (-1), and the hollow surface is rough. The porous structure of the spinel structure will be beneficial to the adsorption of dyes. The average pore size is 24 nm, and the saturation magnetization is 22.34 emu g-1, which indicates that it has good magnetic properties. Firstly, the adsorption behavior of Congo red (CR) by magnetic CdFe2O4 was studied. The effects of pH concentration, adsorption time and amount of adsorbent on the adsorption of CdFe2O4 were investigated, and the adsorption kinetics and adsorption isotherm were studied. The experimental results show that the pH value of the solution has little effect on the adsorption. The adsorbent amount of 20 mg L-1 CR solution was 0.03g, the removal rate of Congo red solution could reach 97.90.The adsorption of CR by CdFe2O4 was in accordance with the Langmuir isothermal equation (r0.990) ~ 298K, the saturated adsorption capacity was 86.713mg g-1, and the adsorption of CR solution with 20mg L ~ (-1) CR was basically in equilibrium. The adsorption process is mainly controlled by intraparticle diffusion. Secondly, we also studied the adsorption behavior of acidic jujube red (AC) by magnetic CdFe2O4. The effects of the concentration of pH value of AC solution, adsorption time and amount of adsorbent on the adsorption of CdFe2O4 were investigated. The adsorption kinetics and adsorption isotherm were also studied. The experimental results show that the pH value of the solution has little effect on the adsorption of AC solution (20mg L-1). The adsorbent dosage of the solution is 0.03g, and the removal rate of CDFE _ 2O _ 4 can reach 95.9g / L. The adsorption capacity of CDFE _ 2O _ 4 accords with the saturated adsorption capacity of Langmuir isotherm (r _ 0.999) ~ (298K) ~ (298K), and the main adsorption is physical adsorption. The adsorption of 20mg L-1 in AC solution was basically equilibrium in 50min. The adsorption process was in accordance with the quasi-second-order kinetic model, and the whole adsorption process was mainly controlled by intraparticle diffusion. In addition, different adsorption methods were used to study the removal behavior of CR and AC in binary mixture system using adsorbent CdFe2O4. CDFE _ 2O _ 4 also had a good adsorption effect on the mixture of CR and AC. Then the adsorbent CdFe2O4 was made into film to adsorb the mixture of CR and AC, and the removal rate was 95.55%, which indicated that the membrane of CdFe2O4 also had good adsorption ability. Finally, repeated use test was carried out. The experimental results showed that the removal rate of CdFe2O4 particles after adsorption of CR and AC was over 90% after being eluted and resolved by phosphate / ethanol solution for 5 times, which indicated that the CdFe2O4 prepared had good reuse performance. Therefore, the prepared CdFe2O4 not only can be reused many times, but also has good magnetic properties to achieve rapid separation.
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM277

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本文编号：2251560