巯基改性Fe 3 O 4 @SiO 2 磁性吸附剂制备及对重金属的吸附机制研究

发布时间：2024-04-15 00:53

　　目前,我国水体重金属污染情况十分严峻,对人类的生活、健康及生存环境已造成严重危害,国家制定了严格的重金属废水排放标准。吸附法具备能有效深度处理低浓度重金属废水,出水水质高、经济环保、吸附材料资源丰富等优势。新型磁性核壳纳米复合吸附剂的研究与应用是近年来的关注热点。本文制备了一种对重金属阳离子具有优异吸附性能的巯基改性磁性核壳纳米复合吸附剂(Fe304@Si02-SH),并对其吸附性能及机制进行了探究。主要结果如下:(1)3-巯丙基三甲氧基硅烷(3-TMMPS)作为改性试剂,最佳巯基改性制备条件为:以甲苯为反应溶剂,3-TMMPS用量比10:1,温度110℃及回流时间48h。Fe3O4@SiO2-SH对Cd2+的静态吸附实验结果表明:初始pH值增加有利于Cd2+的吸附,最佳初始pH=6.5;反应温度升高能促进吸附反应的进行,温度为298K、308K、318K 时,饱和吸附量依次为 61.92mg/g、68.02mg/g 及 71.92mg/g。干扰离子对Cd2+的吸附影响程度为Mg2+>SO42->Ca2+>N03-,Na+、K+、Cl-几乎无干扰;吸附剂经五次再生重复...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 水体重金属污染
        1.1.1 水体重金属污染现状
        1.1.2 几种典型的重金属离子及危害
    1.2 重金属废水处理技术
        1.2.1 化学沉淀法
        1.2.2 膜分离法
        1.2.3 光催化法
        1.2.4 生物法
        1.2.5 吸附法
    1.3 吸附材料研究进展
        1.3.1 传统吸附材料
        1.3.2 新型非磁性复合材料
        1.3.3 新型磁性核壳纳米复合材料
    1.4 课题研究目的与内容
        1.4.1 课题研究目的与意义
        1.4.2 课题研究内容
第2章 巯基改性Fe₃O₄@SiO₂磁性吸附剂制备及对Cd²⁺的吸附性能研究
    2.1 材料与方法
        2.1.1 实验试剂与设备
        2.1.2 吸附实验及重金属离子的测定
        2.1.3 数据的分析方法
    2.2 巯基改性Fe₃O₄@SiO₂磁性吸附剂的制备
        2.2.1 磁性核壳纳米材料Fe₃O₄@SiO₂的制备
        2.2.2 巯基改性Fe₃O₄@SiO₂的单因素制备条件优化
    2.3 Fe₃O₄@SiO₂-SH对Cd²⁺的吸附性能研究
        2.3.1 初始pH值的影响
        2.3.2 吸附时间的影响
        2.3.3 初始浓度及温度的影响
        2.3.4 改性前后材料的吸附性能比较
        2.3.5 干扰离子的影响
        2.3.6 再生重复性实验
        2.3.7 吸附动力学分析
        2.3.8 吸附等温线分析
        2.3.9 吸附热力学分析
    2.4 本章小结
第3章 Fe₃O₄@SiO₂-SH对多金属体系的吸附性能研究
    3.1 重金属离子Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺单一体系的吸附效果比较
        3.1.1 初始浓度的影响
        3.1.2 吸附等温线拟合
        3.1.3 吸附时间的影响
        3.1.4 吸附动力学分析
    3.2 重金属离子Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺多元体系的吸附效果研究
        3.2.1 Cd²⁺-Pb²⁺-Cu²⁺-Ni²⁺混合体系的吸附效果
        3.2.2 Cd²⁺-Ni²⁺双金属体系竞争吸附效果
        3.2.3 Pb²⁺-Cu²⁺双金属体系竞争与促进吸附效果
    3.3 本章小结
第4章 Fe₃O₄@SiO₂-SH的性能表征及吸附重金属离子机制探究
    4.1 材料的结构与性能表征
        4.1.1 透射电镜(TEM)及能谱(EDS)分析
        4.1.2 X射线衍射分析(XRD)
        4.1.3 磁滞回线分析(VSM)
        4.1.4 热重分析(TGA)
        4.1.5 比表面积与孔径分析(BET)
        4.1.6 傅里叶红外光谱分析(FTIR)及拉曼光谱分析(Raman)
        4.1.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
    4.2 重金属离子的吸附机制探讨
        4.2.1 吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺前后Raman图谱分析
        4.2.2 吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺前后EDS能谱分析
        4.2.3 吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺前后XRD图谱分析
        4.2.4 吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺前后BET及BJH分析
        4.2.5 吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺前后XPS图谱分析
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3955485