PSSMA修饰磁性纳米材料的制备及其对阳离子染料的吸附性能

发布时间：2017-09-29 11:19

  本文关键词：PSSMA修饰磁性纳米材料的制备及其对阳离子染料的吸附性能

  更多相关文章： 磁性纳米粒子 磁性石墨烯 聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐 功能化 吸附 阳离子型染料 电荷作用

【摘要】：随着纺织印染,皮革,塑料,化妆品等行业的迅速发展,工业废水大量排出,对生态环境造成了严重的污染,威胁着人类和自然界动植物的生存。尤其是近年来,随着染料工业的发展,染料的稳定性得到提高,染料中含大量难以降解的有机物。因此,如何有效地处理这些染料废水是目前亟待解决的一个重要问题。本研究通过一步溶剂热法合成了一系列不同聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐(PSSMA)接枝量的磁性纳米簇(MCNCs)和磁性还原氧化石墨烯纳米材料(PSSMA/M-r GO),考察了其对阳离子型有机染料的吸附性能。1.通过一步溶剂热法合成了不同PSSMA接枝量的磁性纳米晶簇(MCNCs),通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析仪(TGA)、振动磁强计(VSM)、χ-射线衍射仪(XRD)、氮气吸附-脱附仪、动态光散射仪(DLS)等对MCNCs进行了表征。另外,我们还以亚甲基蓝(MB)为模型有机污染物染料,系统地研究了溶液p H、离子强度、吸附时间、MB初始浓度对MCNCs吸附性能的影响。结果表明,PSSMA修饰的磁性纳米簇能将快速、高效地去除水溶液中MB。且PSSMA的接枝量对MCNCs的吸附能力具有重要的影响。当PSSMA用量为0.5 g时,吸附剂对MB的吸附能力为最佳,其最大吸附容量为52.22 mg/g,该吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。2.将具有丰富负电荷基团的PSSMA( COO-和 SO3-),巨大比表面积的氧化石墨烯(GO)以及良好磁响应性的Fe3O4纳米粒子相结合,通过溶剂热法合成了PSSMA修饰磁性还原氧化石墨烯(PSSMA/M-r GO),并将其用于三种阳离子型染料,碱性品红(BF),结晶紫(CV),MB的吸附剂。通过FT-IR、紫外光谱(UV-vis)、SEM、TEM、TGA、XRD、VSM、DLS、N2吸附-脱附技术等仪器对PSSMA/M-r GO进行了充分表征。系统研究了PSSMA/M-r GO和表面未引入PSSMA的M-r GO在不同条件下(溶液p H、吸附时间、染料初始浓度对三种染料的吸附性能。结果表明,M-r GO表面PSSMA的引入可显著提高其对三种阳离子染料的吸附能力。这是由于PSSMA/M-r GO表面带有大量负电荷( COO-和 SO3-基团),它们能与阳离子型染料分子通过静电作用相结合。在M-r GO表面接枝PSSMA后,其对三种染料的最大吸附量(qe,max)分别为从171.6 mg/g增加到了589.5 mg/g(BF),123.4 mg/g增加到379.8 mg/g(CV),87.9 mg/g增加到269.0 mg/g(MB)。PSSMA/M-r GO和M-r GO对三种染料的吸附均符合准二级动力学模型和Langmuir模型。此外,PSSMA/M-r GO对BF、CV和MB混合染料溶液也表现出了较高的去除率。使用2.0%Na OH乙醇溶液可对染料吸附饱和后的PSSMA/M-r GO进行有效再生;并且再生后的PSSMA/M-r GO可通过外加磁场作用实现回收再利用。此外,PSSMA/M-r GO经五次重复使用后,对染料的去除率仍然高于80%,表明本文开发的吸附剂具有较好的再生性能。本研究制备的两种磁性纳米吸附剂不仅对阳离子型染料具有较高的去除率,而且成本低,且可重复利用,在有机污染物吸附去除方面具有广阔的应用前景。
【关键词】：磁性纳米粒子 磁性石墨烯 聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐 功能化 吸附 阳离子型染料 电荷作用
【学位授予单位】：西南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X788;O647.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1. 绪论10-27
• 1.1 工业废水中有机染料的危害及处理方法10-12
• 1.1.1 有机染料污染的危害10
• 1.1.2 有机染料的种类10-11
• 1.1.3 有机染料废水的处理方法11-12
• 1.2 磁性纳米材料的研究进展12-19
• 1.2.1 磁性纳米材料的概述12
• 1.2.2 磁性Fe_3O_4纳米粒子的合成方法12-14
• 1.2.3 磁性Fe_3O_4纳米粒子的表面功能化14-17
• 1.2.4 磁性Fe_3O_4纳米粒子的应用17-19
• 1.3 石墨烯及氧化石墨烯的概述19-21
• 1.3.1 石墨烯的概况19
• 1.3.2 氧化石墨烯的简介19-21
• 1.4 功能化氧化石墨烯对染料废水的吸附研究21-22
• 1.5 本课题的选题意义及研究内容22-23
• 1.5.1 研究目的22
• 1.5.2 主要研究内容22-23
• 参考文献23-27
• 2. PSSMA修饰磁性纳米晶簇的制备及其对MB的吸附性能27-48
• 2.1 引言27-28
• 2.2 实验部分28-31
• 2.2.1 实验试剂及仪器28-29
• 2.2.2 PSSMA修饰的磁性纳米簇的制备29
• 2.2.3 MCNCs对MB的吸附和解吸29-31
• 2.3 结果与讨论31-44
• 2.3.1 磁性纳米簇的合成与表征31-37
• 2.3.2 PSSMA的用量对MB吸附的影响37
• 2.3.3 溶液离子强度对吸附的影响37-38
• 2.3.4 溶液的pH值对吸附性能的影响38-39
• 2.3.5 吸附时间对吸附性能的影响39
• 2.3.6 初始染料浓度对吸附性能的影响39-40
• 2.3.7 吸附动力学研究40-41
• 2.3.8 吸附模的研究41-43
• 2.3.9 循环实验研究43-44
• 2.4 本章小结44-45
• 参考文献45-48
• 3. PSSMA修饰磁性氧化石墨烯的制备及其对阳离子染料的吸附性能48-73
• 3.1 引言48-49
• 3.2 实验部分49-52
• 3.2.1 实验试剂及仪器49-50
• 3.2.2 PSSMA修饰的磁性还原氧化石墨烯的制备50
• 3.2.3 PSSMA修饰磁性还原氧化石墨烯对阳离子染料的吸附50-52
• 3.3 结果与讨论52-69
• 3.3.1 磁性还原氧化石墨烯的合成与表征52-58
• 3.3.2 PSSMA/M-rGO对阳离子染料的吸附性能研究58-69
• 3.4 本章小结69-70
• 参考文献70-73
• 4. 结论73-74
• 攻读硕士期间的研究成果74-75
• 致谢75-76

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