碳包覆磁性纳米胶囊的吸附性能研究
[Abstract]:Carbon materials have been the most widely studied adsorbents due to their stable physical and chemical properties, large specific surface area and well developed pore structure, including activated carbon, carbon fiber, carbon nanotubes and graphene. However, these materials are difficult to be separated and reused, so it is of great significance to develop adsorbents with low cost, large amount of adsorption, simple desorption and can be recycled. In recent years, magnetic separation technology with simple and easy to operate has attracted more and more attention and interest, especially carbon coated magnetic nanoparticles with high saturation magnetization. In this paper, carbon coated iron nanocapsules (Fe@C NCs) and carbon coated nickel nanocapsules (Ni@C NCs),) were prepared by DC arc plasma in situ. Change the wettability and improve the hydrophilicity and dispersity. Transmission electron microscopy (TEM) (TEM) characterization showed that Fe@C NCs and Ni@C NCs were obviously core-shell structure FeC NCs particles were about 20-50 nm, carbon layer thickness 5-7 nm;Ni@C NCs particle size 10-30 nm, carbon layer thickness 2-5 nm.. The nitrogen adsorption and desorption isotherms of Fe@C NCs and Ni@C NCs were measured. The specific surface areas of 85.86m2/g and Ni@C NCs were calculated by multipoint BET method and 38.82 m2 / g, respectively. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) showed that hydrogen peroxide was successfully grafted onto the surface of Fe@C NCs and Ni@C NCs with oxygen-containing functional groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups. At the same time, the Zeta potential test also showed that hydrogen peroxide treatment changed the surface charge characteristics of Fe@C NCs and Ni@C NCs. The modified Fe@C NCs and Ni@C NCs were used as adsorbents to study the adsorption of methylene blue (MB) and methyl orange (MO). In this paper, the effects of initial dye concentration, adsorption time, pH value and temperature on the adsorption capacity were studied systematically. The adsorption isotherms were analyzed by using pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. It was found that the adsorption kinetics of Fe@C NCs and Ni@C NCs for MB was more in line with pseudo-second-order kinetics, and the adsorption isotherm was more suitable for Langmuir model. According to this model, the maximum monolayers adsorbed by Fe@C NCs and Ni@C NCs for MB were calculated to be 46.5 mg/g and 20.6 mg/g., respectively. The adsorption thermodynamics shows that the adsorption of MB by Fe@C NCs is a spontaneous adsorption process, and the physical adsorption is the main process. In addition, the desorption regeneration and recycling properties of Fe@C NCs and Ni@C NCs were preliminarily studied. The experimental results show that the adsorbents still exhibit good adsorption performance, and the recoveries of the adsorbents are very high. Fe@ C NCs and Ni@C NCs are used as a new adsorbent. Will have more economic value.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X703;O647.33
【共引文献】
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,本文编号:2255330
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