纳米Fe3O4包覆凹土复合吸附剂的合成及性能

菜单

摘要：以乙酰丙酮铁为铁源，三乙二醇为反应介质，采用多元醇法合成出磁性Fe3O4/凹土复合吸附剂。该复合吸附剂中纳米Fe3O4颗粒均匀包覆凹土表面，Fe3O4粒径约20 nm；复合吸附剂饱和磁化强度为36.4 emug-1，显示出超顺磁性。该磁性凹土复合吸附剂对Cu2+和亚甲基蓝均表现出与原凹土相仿的吸附性能，其吸附性能在表面负载磁性颗粒后并未受影响，磁性颗粒的引入使吸附饱和的凹土可轻易地从体系中分离。通过不同的技术途径实现吸附饱和后饱和磁性凹土的再生。57240

毕业论文关键词：复合材料，纳米颗粒，乙酰丙酮铁，乙二醇

Abstract: Magnetic Fe3O4/Attapulgiteclay composite materials were prepared by polyol method, using acetylacetone iron as the iron source, triethylene glycol anhydrous as the reaction medium. Results indicated that the Fe3O4 nanoparticles about 20 nm were successfully attached on the surface of Attapulgite clay and the nanocomposites were proved to be superparamagnetic with saturation magnetization of 36.4 emug−1. Aproposed formation mechanism of the magnetic nanocomposites was presented. The obtained Fe3O4/Attapulgite clay composite materials showed the good adsorption properties of copper ion and methylene blue.

Keywords: Composite materials, Nanoparticles, Acetylacetone iron, Triethylene glycol anhydrous

1 前言 3

2 实验 4

3 结果与讨论 4

3.1 纳米Fe3O4/凹土磁性复合粒子的XRD分析 4

3.2 纳米Fe3O4/凹土磁性复合粒子的TEM分析 5

3.3 纳米Fe3O4/凹土磁性复合粒子的磁性能分析 5

3.4 可能性机理 6

3.5 原凹土和改性后磁性凹土对Cu2+的吸附、再生 7

3.6 原凹土和改性后磁性凹土对亚甲基蓝的吸附、再生 9

结论 12

参考文献 13

致谢 15

1 前言

目前，全球每年排入环境中的工业废水和生活污水达6000～7000亿吨，而我国每年工业废水排放量达230亿吨，工业废水的大量排放不仅浪费水资源而且在处理时还消耗大量的能源与资源。工业废水中的主要有害物质为酚类、醛类、醇类、苯类、多环芳香烃化合物、汞、铅、镉、锌、氰化物、砷和各种盐类等，对人体有极大的伤害。为了去除工业废水中的这些有害物质，国内外研究人员通常采用粘土矿物[1]、碳纳米管[2]和生物高聚物[3]等材料作为吸附剂。凹土矿物存在独特的纳米孔道结构、较大的比表面积和一定的离子交换性，使凹土具有很强的吸附、离子交换和催化等性能[4]。

迄今，国内外学者已对凹土作为天然廉价吸附剂在环境保护中的应用进行了大量有益的实验探索，取得了丰富成果，研究范围涉及到水处理的众多领域。已取得的成果和进展都表明，凹土作为吸附剂应用于水处理表现出优异的吸附性能，具有很大的应用潜力。但同时，也存在一些亟待解决的问题。天然凹土杂质含量高、孔道堵塞严重及表面阳离子的可交换性差等不足之处，使其在实际应用效果中较差[5-7]。另外，凹土晶体细小，表面带有结构电荷，在水悬浮体系中表现出优异的胶体性能和胶体稳定性，这就使得吸附饱和后的凹土很难从水中分离，产生二次污染[8]，且造成凹土资源的浪费。为拓展天然凹土的应用前景，对天然凹土的研究主要分为改性处理和分离处理两个重要的研究方向。