磁性纳米复合材料的制备及其对水中污染物的吸附机理研究
发布时间：2021-11-07 12:50
工业革命以来,随着社会经济迅猛发展、工业化水平不断提升,大量污染物被排放到环境中,造成了日益严重的环境污染和生态破坏,其中以水污染问题最为严重。水体中污染物种类繁多,常见污染物包括有机染料、重金属以及四环素等。由于这些污染物具有高毒性、难降解和易富集等特性,对人类健康和生态环境安全构成极大的威胁。因此,如何高效去除水体中的污染物已成为环境领域的重点研究内容。近年来,随着纳米技术的革新与发展,磁性纳米复合材料因其良好的生物相容性、高孔隙率、较高的吸附能力、容易回收利用等优势,成为目前最具研究热点的吸附材料之一。本论文主要以Fe3O4作复合材料的磁性核成分,SiO2为非磁性壳成分,通过交联和接枝等过程共制备了三种磁性纳米衍生复合材料。并且针对上述三种常见污染物（有机染料、重金属以及四环素）,系统研究了这些磁性纳米复合材料对水体中污染物的去除性能和机制。本文的具体研究工作及成果可以归纳为以下五个方面:（1）以Fe3O4@SiO2磁性核壳粒子为载体,通过交联反应将...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四环素的分子结构
2342变得平滑并且直径增加到约 350 nm。当 Fe3O4@SiO2和 PEI 结SiO2/PEI 复合材料后，Fe3O4@SiO2纳米颗粒的外表面涂上一层薄的)。了检测 Fe3O4@SiO2和 Fe3O4@SiO2/PEI 纳米粒子的热稳定性，TGA°C 之间的静态氮气氛中进行（图 2.2A）。从 Fe3O4@SiO2的 TGA 曲00 °C 之前的质量损失是由于物理吸附水的释放所致[114]。在 150-3O4@SiO2的质量损失约为 9.9％。轻微的质量损失表明 Fe3O4@SiO稳定性。至于 Fe3O4@SiO2/PEI，可以观察到质量损失分两步发生。失发生在 100 ℃以下，这是由于吸附剂吸附溶剂或捕集水损失而导。第二次重量损失发生在 250-430 ℃之间，约为 68.1％，这可归因4@SiO2表面上的有机部分的氧化分解。在 Fe3O4MNP 接枝聚（甲基上报道了类似的结果，并且在温度从 250 ℃升高到 420 ℃后重量损82.5％[115]。根据对质量损失的分析，可以得出结论：Fe3O4@SiO2/功的。
图 2.2 Fe3O4@SiO2/PEI 纳米复合材料的表征(A) (a) Fe3O4@SiO2的热重分析，(b) Fe3O4@SiO2/PEI 的热重分析；(B) (a) Fe3O4的 FT-IR谱图，(b) Fe3O4@SiO2的 FT-IR 光谱图，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 的 FT-IR 光谱图；(C) (a) Fe的 XRD 图谱，(b) Fe3O4@SiO2的 XRD 图谱，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 的 XRD 图谱；(D) (a) Fe的磁化曲线，(b) Fe3O4@SiO2的磁化曲线，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 磁化曲线Figure 2.2 Characterization of Fe3O4@SiO2/PEI: (A) TGA analysis of (a) Fe3O4@SiO2and (Fe3O4@SiO2/PEI. (B) FT-IR spectra of (a) Fe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI. (C) Xpatterns of (a) Fe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI. (D) Magnetization curve of (aFe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI.2.3.2 pH 值对吸附的影响如图 2.3所示，Fe3O4@SiO2/PEI 的 zeta 电位 (pHPZC) 在 pH 3.0-10.0 均为正值但随着 pH 值的增加，其 zeta 电位值逐渐降低。已知 PEI 有三种质子化氨基：在高 pH（> 10）下，PEI 完全去质子化; 在中性 pH（~7）下，所有伯胺都被质化; 在低 pH（<4）时，大部分胺被质子化[122]。MO（pKa = 3.4）是当 pH>3.4
【参考文献】：
期刊论文
[1]印染废水处理综述[J]. 刘元臣,闫侃,薛珊. 染整技术. 2014(07)
博士论文
[1]石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 杨晓霞.青岛大学 2016
[2]磁性微纳米功能材料的可控制备及其对水中污染物的去除研究[D]. 邵彦明.兰州大学 2016
[3]功能化磁性纳米材料的制备及其对水中污染物的去除[D]. 连丽丽.吉林大学 2014
[4]新型吸附材料的制备及对重金属离子和染料吸附性能研究[D]. 师兰.吉林大学 2014
硕士论文
[1]多孔磁性复合材料制备及其催化性能研究[D]. 宋文通.大连理工大学 2017
本文编号：3481883
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四环素的分子结构
2342变得平滑并且直径增加到约 350 nm。当 Fe3O4@SiO2和 PEI 结SiO2/PEI 复合材料后，Fe3O4@SiO2纳米颗粒的外表面涂上一层薄的)。了检测 Fe3O4@SiO2和 Fe3O4@SiO2/PEI 纳米粒子的热稳定性，TGA°C 之间的静态氮气氛中进行（图 2.2A）。从 Fe3O4@SiO2的 TGA 曲00 °C 之前的质量损失是由于物理吸附水的释放所致[114]。在 150-3O4@SiO2的质量损失约为 9.9％。轻微的质量损失表明 Fe3O4@SiO稳定性。至于 Fe3O4@SiO2/PEI，可以观察到质量损失分两步发生。失发生在 100 ℃以下，这是由于吸附剂吸附溶剂或捕集水损失而导。第二次重量损失发生在 250-430 ℃之间，约为 68.1％，这可归因4@SiO2表面上的有机部分的氧化分解。在 Fe3O4MNP 接枝聚（甲基上报道了类似的结果，并且在温度从 250 ℃升高到 420 ℃后重量损82.5％[115]。根据对质量损失的分析，可以得出结论：Fe3O4@SiO2/功的。
图 2.2 Fe3O4@SiO2/PEI 纳米复合材料的表征(A) (a) Fe3O4@SiO2的热重分析，(b) Fe3O4@SiO2/PEI 的热重分析；(B) (a) Fe3O4的 FT-IR谱图，(b) Fe3O4@SiO2的 FT-IR 光谱图，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 的 FT-IR 光谱图；(C) (a) Fe的 XRD 图谱，(b) Fe3O4@SiO2的 XRD 图谱，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 的 XRD 图谱；(D) (a) Fe的磁化曲线，(b) Fe3O4@SiO2的磁化曲线，(c) Fe3O4@SiO2/PEI 磁化曲线Figure 2.2 Characterization of Fe3O4@SiO2/PEI: (A) TGA analysis of (a) Fe3O4@SiO2and (Fe3O4@SiO2/PEI. (B) FT-IR spectra of (a) Fe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI. (C) Xpatterns of (a) Fe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI. (D) Magnetization curve of (aFe3O4, (b) Fe3O4@SiO2, (c) Fe3O4@SiO2/PEI.2.3.2 pH 值对吸附的影响如图 2.3所示，Fe3O4@SiO2/PEI 的 zeta 电位 (pHPZC) 在 pH 3.0-10.0 均为正值但随着 pH 值的增加，其 zeta 电位值逐渐降低。已知 PEI 有三种质子化氨基：在高 pH（> 10）下，PEI 完全去质子化; 在中性 pH（~7）下，所有伯胺都被质化; 在低 pH（<4）时，大部分胺被质子化[122]。MO（pKa = 3.4）是当 pH>3.4
【参考文献】：
期刊论文
[1]印染废水处理综述[J]. 刘元臣,闫侃,薛珊. 染整技术. 2014(07)
博士论文
[1]石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 杨晓霞.青岛大学 2016
[2]磁性微纳米功能材料的可控制备及其对水中污染物的去除研究[D]. 邵彦明.兰州大学 2016
[3]功能化磁性纳米材料的制备及其对水中污染物的去除[D]. 连丽丽.吉林大学 2014
[4]新型吸附材料的制备及对重金属离子和染料吸附性能研究[D]. 师兰.吉林大学 2014
硕士论文
[1]多孔磁性复合材料制备及其催化性能研究[D]. 宋文通.大连理工大学 2017
本文编号：3481883
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