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生物炭磁性复合材料和LDH的制备及对重金属Ni(Ⅱ)的吸附机理研究

发布时间:2021-06-27 18:38
  镍在电镀、催化、电池等工业领域中得到广泛应用,然而生产废水的随意排放会导致水体中重金属镍离子污染严重,这对人类和水生动植物都有巨大危害。如何从废水中去除以镍离子为代表性的重金属污染物是目前基础研究和实际应用中需要面对的问题。与传统的处理技术相比,吸附法由于其设计简单,去除效率高,具有成本效益等优点,在工业重金属废水的治理中引起了极大的关注。本文采用简便的一锅溶剂热法制备了氨基功能化的生物炭磁性复合材料RB@MgFeAlO4-NH2,以提高吸附性能和分离效率,同时降低成本效率,材料表现出的协同效果和出色的吸附性能表明了其潜在的实际应用价值。其次,合成了单一纯相Mg-Al-LDH及其煅烧产物,并对其进行了吸附研究。采用静态批实验方法研究了pH、离子强度、接触时间、初始Ni(Ⅱ)浓度和温度等因素对吸附材料吸附Ni(Ⅱ)的影响。将吸附等温模型、动力学分析与傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等表征相结合,从微观和宏观两个层面探索其吸附机理,为工业重金属废水的治理提供理论指导和数据支撑。实验... 

【文章来源】:合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:86 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

生物炭磁性复合材料和LDH的制备及对重金属Ni(Ⅱ)的吸附机理研究


尖晶石晶格结构图[15]

示意图,示意图,铁氧体,阴离子


合肥工业大学专业硕士研究生学位论文10控制反应过程的能力、提高合成条件的重复性和纳米颗粒形状的均匀性等方面具有优势。TsvetkovM等人[26]通过溶胶-凝胶法,使用环氧丙烷作为胶凝剂,制备了MFe2O4型铁氧体,其中M=Zn,Co和Mg。制备的铁氧体通过纳米沉淀技术成功地用银纳米颗粒(Ag-NPs)改性。以这种方式制备了具有不同Ag含量的9个铁氧体/银纳米颗粒纳米复合材料样品。总之,尖晶石铁氧体以优异磁学功能性出现在环境污染物去除的各个方面。1.2.3LDH1.2.3.1LDH的简介层状双金属氢氧化物(LDH),是一类具有水镁石型结构的新型层状功能材料,又称水滑石类化合物。它们的化学通式可以用以下表示:[12+3+()2]+(/)y2O其中M2+和M3+分别表示组成层板的二价和三价金属阳离子,An-表示主体层板间的客体阴离子。其中M2+可以是Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等二价金属阳离子;常见的M3+为Al3+、Fe3+;An-则为CO32-、PO43-、SO42-、Cl-、OH-、N03-等无机和有机离子以及一些络合离子[27]。各种不同的二价和三价金属都可以纳入LDH框架,另外M2+/M3+摩尔比介于2~4之间也即x值在0.2~0.33之间时,能得到结构完整的LDH。因此,通过控制无机层阳离子和层间空间阴离子的化学组成,可以精确调节独特的结构和功能特性。LDH的应用依赖于其独特的分层结构,化学多样性和阴离子交换性质,因此制备高结晶度LDH对于建立材料结构与其功能之间的关系至关重要。然而,显而易见的是,制备具有改善的特异性能,阴离子交换能力和组成可控的单一物相高度结晶的LDH是极具挑战性的。图1.2LDH的结构示意图

框架图,框架,方案,重金属


合肥工业大学专业硕士研究生学位论文 度等因素对重金属离子 Ni(II)在吸附材料上的去除效果影响,结合 XRD,FT-IR,ICP-MS,XPS 等多种技术方法研究吸附作用机理。本实验课题的研究目标是通过合成高效吸附材料来研究其对废水中重金属离子 Ni(II)的吸附性能和吸附机理,详细讨论了固体吸附剂去除重金属离子结构特性和表面化学性质的重要特征,以期为废水中的重金属离子的去除提供一种新材料和新思路,从而为寻找和开发高效吸附剂提供实验参考和理论依据。此外,从技术和经济的角度对新型吸附材料在工业废水处理中的应用前景进行了展望。 本课题的研究框架如图 1.3 所示。

【参考文献】:
期刊论文
[1]生物炭复合材料在废水处理中的应用研究进展[J]. 蒲生彦,贺玲玲,刘世宾.  工业水处理. 2019(09)
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[3]水热炭化废弃生物质的研究进展[J]. 吴倩芳,张付申.  环境污染与防治. 2012(07)
[4]均匀沉淀(尿素水解)法合成CO32-型MgAl-LDH[J]. 马辉,范翠红,孙亚红,王娟,黄改玲,马淑兰,杨晓晶.  北京师范大学学报(自然科学版). 2011(02)
[5]由Mg-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ) LDH层状前体制备MgFe2O4尖晶石的研究[J]. 刘俊杰,李峰,EVANS,D.G,段雪.  化学学报. 2003(01)
[6]镁铝型水滑石水热合成[J]. 谢晖,矫庆泽,段雪.  应用化学. 2001(01)

博士论文
[1]尖晶石型铁氧体纳米晶的控制合成、结构和性能研究[D]. 颜爱国.中南大学 2008
[2]Mg-Al LDH的水热合成及其分散体系液晶相行为的调控[D]. 祝文霞.山东大学 2007

硕士论文
[1]尖晶石铁氧体材料的制备及磁、电、气敏性能研究[D]. 郭建琴.太原理工大学 2019
[2]尖晶石镁铁氧体、锰铁氧体及其复合材料的结构性能调控[D]. 房刊.河北工程大学 2018
[3]二次水热法合成炭微球/铁氧体及其性能研究[D]. 贺晓峰.哈尔滨工程大学 2015



本文编号:3253390

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