Fe 3 O 4 纳米粒子制备及其对水溶液中Cr（Ⅵ）和Mn（Ⅱ）去除机制的研究
发布时间：2021-12-30 00:43
具有超顺磁性的Fe3O4纳米粒子由于其独特的物理化学性质及生物兼容性,在重金属废水污染治理中展现出广阔的应用前景。本文拟对Fe3O4纳米粒子的制备及其对水溶液中Cr（Ⅵ）和Mn（Ⅱ）的吸附作用机制进行研究。通过改进的水解法制备出形态规则、分布均匀的Fe3O4纳米粒子,利用XRD、TEM、SEM、FTIR和VSM等对产品进行形貌、物性的表征。制备过程中未加入任何表面活性剂,采用改变搅拌速度及控制反应温度的方法制备出平均粒径在10nm左右的纳米粒子。在制备过程中引入外加静磁场,在磁场强度为0.30T的静磁场下成功制备了一维棒状Fe3O4纳米粒子,测试表明,长度为100 nm150 nm,直径10 nm左右,VSM测定表明仍具有超顺磁性。以Fe3O4纳米粒子为吸附剂处理含Cr（Ⅵ）废水,主要考察吸附过程中各影响因素对Fe3O
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Fe3O4的晶型结构示意图
图 2-2 磁滞回线产生示意图 Fig.2-2 Illustration of magnetic hysteresis curves性材料处于纳米尺度时，由于纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应会表现出某些常规磁性材料所不具备的磁特性。如只属于铁磁性材。超顺磁性是指铁磁性物质颗粒在小于临界尺度时，外场产生的磁抵抗热运动的干扰，其磁化性质与顺磁体相似，称作超顺磁性。超曲线与铁磁体不同，没有磁滞现象。当去掉外磁场后，剩磁很快消失，在普通顺磁体中，单个原子或分子的磁矩独立地沿磁场取向；而含大于 10 个原子的均匀磁化的单畴作为整体协同取向，所以磁化体大很多。不同磁性纳米粒子超顺磁性临界尺度不同，常温下Fe3子的临界尺度是 16nm，α-Fe2O3纳米粒子为 20nm[2]。e3O4纳米材料制备方法
1— 加热炉；2—釜体；3—内衬；4—反应室；5—基片；6—热电偶；7—釜盖；8—压力表图2-3 水热反应釜示意图Fig.2-3 Schematic of hydrothermal reaction kettle5）微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水组成的透明、各相同性的热力学稳定体系。根据体系中油水比例及微观结构主要可分为油包水型(W/O)和水包油型(O/W)两类，如图2-4所示。采用微乳液法制备纳米Fe3O4时，反应空间仅限于乳液液滴这一微反应器内部，因此可有效避免颗粒之间发生团聚反应。通常情况下，可以通过控制微乳液液滴中油水体积比及反应物浓度来控制Fe3O4成核、生长过程，以获得各种不同粒径的单分散纳米粒子。制取Fe3O4纳米颗粒一般采用共混－融合法反应方式进行，即混合含有相同水油比的含有铁离子和碱性物质的两种反相微乳液，通过碰撞、融和、分离和重组等过程，使反应物在微乳液液滴中互相交换、传递及混合。反应在微乳液液滴中进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]水基铁磁流体磁致凝聚行为的三维耗散粒子动力学研究[J]. 王士彬,杜林,孙才新,林森,杨勇. 功能材料. 2011(02)
[2]Weakly magnetic field-assisted synthesis of magnetite nano-particles in oxidative co-precipitation[J]. Dawei Hua,Yanmin Wanga,b,Qi Songa a College of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,510640 Guangzhou,China b Key Laboratory of Special Functional Materials under Ministry of Education,510640 Guangzhou,China. Particuology. 2009(05)
[3]Fe3O4磁流体制备及磁性能研究[J]. 王煦漫,张彩宁,古宏晨. 化工新型材料. 2009(01)
[4]铁碳微电解法在废水处理中的研究进展及应用现状[J]. 姜兴华,刘勇健. 工业安全与环保. 2009(01)
[5]新型弱碱性阴离子交换树脂对Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 李响,魏荣卿,刘晓宁,方硕. 环境科学与技术. 2008(10)
[6]纳米Fe3O4磁流体的制备及表征[J]. 杨瑞成,郧栋,穆元春. 兰州理工大学学报. 2008(01)
[7]锰砂与活性炭处理含锰废水的对比试验研究[J]. 郝火凡,张翠玲. 兰州交通大学学报. 2008(01)
[8]聚苯胺/Fe3O4纳米复合材料在初始中性溶液中的制备与表征[J]. 朱红,郭洪范,林海燕,张积桥. 功能材料. 2008(01)
[9]溶胶-凝胶法制备核壳SiO2/Fe3O4复合纳米粒子的研究[J]. 刘冰,王德平,黄文旵,姚爱华,井奥洪二. 无机材料学报. 2008(01)
[10]三维电解法深度处理电解锰废水技术研究[J]. 潘琼,郭正,李欢. 江苏环境科技. 2007(06)
本文编号：3557144
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Fe3O4的晶型结构示意图
图 2-2 磁滞回线产生示意图 Fig.2-2 Illustration of magnetic hysteresis curves性材料处于纳米尺度时，由于纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应会表现出某些常规磁性材料所不具备的磁特性。如只属于铁磁性材。超顺磁性是指铁磁性物质颗粒在小于临界尺度时，外场产生的磁抵抗热运动的干扰，其磁化性质与顺磁体相似，称作超顺磁性。超曲线与铁磁体不同，没有磁滞现象。当去掉外磁场后，剩磁很快消失，在普通顺磁体中，单个原子或分子的磁矩独立地沿磁场取向；而含大于 10 个原子的均匀磁化的单畴作为整体协同取向，所以磁化体大很多。不同磁性纳米粒子超顺磁性临界尺度不同，常温下Fe3子的临界尺度是 16nm，α-Fe2O3纳米粒子为 20nm[2]。e3O4纳米材料制备方法
1— 加热炉；2—釜体；3—内衬；4—反应室；5—基片；6—热电偶；7—釜盖；8—压力表图2-3 水热反应釜示意图Fig.2-3 Schematic of hydrothermal reaction kettle5）微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水组成的透明、各相同性的热力学稳定体系。根据体系中油水比例及微观结构主要可分为油包水型(W/O)和水包油型(O/W)两类，如图2-4所示。采用微乳液法制备纳米Fe3O4时，反应空间仅限于乳液液滴这一微反应器内部，因此可有效避免颗粒之间发生团聚反应。通常情况下，可以通过控制微乳液液滴中油水体积比及反应物浓度来控制Fe3O4成核、生长过程，以获得各种不同粒径的单分散纳米粒子。制取Fe3O4纳米颗粒一般采用共混－融合法反应方式进行，即混合含有相同水油比的含有铁离子和碱性物质的两种反相微乳液，通过碰撞、融和、分离和重组等过程，使反应物在微乳液液滴中互相交换、传递及混合。反应在微乳液液滴中进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]水基铁磁流体磁致凝聚行为的三维耗散粒子动力学研究[J]. 王士彬,杜林,孙才新,林森,杨勇. 功能材料. 2011(02)
[2]Weakly magnetic field-assisted synthesis of magnetite nano-particles in oxidative co-precipitation[J]. Dawei Hua,Yanmin Wanga,b,Qi Songa a College of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,510640 Guangzhou,China b Key Laboratory of Special Functional Materials under Ministry of Education,510640 Guangzhou,China. Particuology. 2009(05)
[3]Fe3O4磁流体制备及磁性能研究[J]. 王煦漫,张彩宁,古宏晨. 化工新型材料. 2009(01)
[4]铁碳微电解法在废水处理中的研究进展及应用现状[J]. 姜兴华,刘勇健. 工业安全与环保. 2009(01)
[5]新型弱碱性阴离子交换树脂对Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 李响,魏荣卿,刘晓宁,方硕. 环境科学与技术. 2008(10)
[6]纳米Fe3O4磁流体的制备及表征[J]. 杨瑞成,郧栋,穆元春. 兰州理工大学学报. 2008(01)
[7]锰砂与活性炭处理含锰废水的对比试验研究[J]. 郝火凡,张翠玲. 兰州交通大学学报. 2008(01)
[8]聚苯胺/Fe3O4纳米复合材料在初始中性溶液中的制备与表征[J]. 朱红,郭洪范,林海燕,张积桥. 功能材料. 2008(01)
[9]溶胶-凝胶法制备核壳SiO2/Fe3O4复合纳米粒子的研究[J]. 刘冰,王德平,黄文旵,姚爱华,井奥洪二. 无机材料学报. 2008(01)
[10]三维电解法深度处理电解锰废水技术研究[J]. 潘琼,郭正,李欢. 江苏环境科技. 2007(06)
本文编号：3557144
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