基于二氧化硅合成的介孔材料及其对有机染料的吸附研究

摘要

由于在纺织业中广泛使用的有机染料对人类健康和整个生态系统都有着不可恢复的破坏性，所以近些年来人们对这个问题越来越关注。在排放含有有机染料的废水时，必须经过严格的处理。目前，常用的技术手段为膜分离、生物氧化、光降解和吸附，在这些手段中，吸附由于具有高效的处理能力、低廉的成本和容易操作的特性，所以得到广泛的应用。在使用吸附方法处理有机染料造成的水污染问题时，合适的吸附剂的选择对于研究人员来说一直是一项具有挑战性的工作。在本论文中，介孔硅材料由于具有比表面积大和化学稳定性好的特性，所以被选择作为良好的基体。基于此，通过对其修饰处理，进一步满足有机染料处理的需求。具体的研究内容和实验结果如下：
　　1.介孔硅材料由于具有比表面大和化学稳定性好的优异性能，近年来一直是研究的热点。目前已报道的基于二氧化硅合成的介孔材料，往往是通过有机小分子和贵金属修饰。然而，由于成本比较高，在工业应用上受到限制。锰氧化物由于资源丰富，成本低廉的优点，得到了广泛的关注。有文献报道过在锰氧化物中 Mn3O4纳米颗粒对甲基橙分子具有较高的吸附性能。然而由于自身的表面积小，分散性差等缺陷，限制了其应用。针对上述问题，本论文设计制备了一种新型、成本低廉及简单高效的复合材料，提升了对有机染料的去除能力。该复合材料以介孔硅材料为基体，通过将 Mn3O4负载其中得到的。将复合材料应用于去除甲基橙时，结果表明：该材料在120 min能够吸附746 mg/g的甲基橙；此外，和纯的Mn3O4和介孔硅材料相比所制备的Mn3O4/KCC-1性能得到了明显的提升了。
　　2.硅酸盐材料由于成本低廉、绿色环保等优点受到人们的广泛关注。研究表明：在去除重金属离子和有机染料时，硅酸盐体系中硅酸镁是一种高效的吸附剂。然而由于比表面积小等问题，从而严重的阻碍了在污水处理方面的应用。针对此问题，本论文通过改性的方法设计制备了一种比表面积大的介孔磁性硅酸镁管材料。该硅酸镁材料是以磁性介孔硅管为基体，然后通过改性的方法直接得到介孔磁性硅酸镁管材料。相比于已报道的硅酸镁材料，该材料由于内部和外部双重的介孔结构，使得其在去除有机染料性能方面得到了明显的提升。实验结果表明：所制备的材料在处理低浓度的亚甲基蓝具有很高的去除效率，对于高浓度的罗丹明 B具有很高的吸附量。良好的吸附剂性能主要归因于磁性硅酸镁管的特殊的介孔结构。此外，吸附剂材料由于内部γ-Fe2 O3的原因，可以使用强力磁铁非常方便的将材料从溶液中分离出来，避免了二次污染的问题。

目录

声明

第一章 绪论

1.1有机染料的性质及危害

1.2 甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝的简介

1.3有机染料的处理方法

1.4介孔硅材料的研究现状

1.5 锰氧化物的研究现状

1.6 课题的研究思路和研究内容

参考文献

第二章 Mn3O4负载的介孔硅复合材料的制备及对甲基橙的吸附研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

参考文献

第三章 磁性硅酸镁管纳米材料的合成及其对阳离子染料的吸附研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

结论

在学期间的研究成果

致谢