磁性复合材料的制备及在工业废水处理中的应用

摘要

磁性材料具有良好的催化性、吸附性及磁性分离等性质，将其应用于废水处理已经逐渐成为一大行业趋势。但是磁性材料单独使用时在水中容易团聚，分散性差，目前解决这一问题的有效措施是将磁性粒子与其他载体材料复合制备新型磁性复合材料。
　　本论文选取沸石、壳聚糖及纤维素钠等三种材料作为磁性 Fe3O4纳米粒子的载体，主要工作是围绕磁性沸石/壳聚糖微球和磁性纤维素钠的制备、性能探究展开，其中涉及到沸石/壳聚糖微球的制备、共沉淀法和水热法制备Fe3O4、废水处理中各因素对处理效果的影响等研究。并且通过扫描电镜、射线能谱仪、傅立叶红外、X-射线衍射及测试比表面积等手段进行表征，得到结果如下：
　　磁性沸石/壳聚糖微球是以沸石/壳聚糖复合微球为载体，利用离子交换法和液相沉积法负载上Fe3O4的方式制备的。磁性沸石/壳聚糖微球是一种新型廉价的光催化剂，在催化UV/Fenton反应去除废水中苯酚时，向70ml pH=6、浓度为20mg/L的苯酚废水中投加0.5 g磁性沸石/壳聚糖微球、0.3mL H2O2，在323.15K温度下用24W紫外灯照射70mins，苯酚的去除率可达到91.46％。通过表征发现磁性沸石/壳聚糖微球表面粗糙，比表面积显著増大，微球内部及表面孔隙大而多，而且材料组成元素中铁、氧含量较多。
　　磁性纤维素钠的制备是先将纤维素钠溶解到离子液体[mmBim]Br中，然后通过乳化法将其负载上 Fe3O4。磁性纤维素钠具有较好的吸附性，在吸附废水中Ni2+的实验中，向70mL浓度为11.61mg?L-1的Ni2+溶液中投加0.5g磁性纤维素钠，调节 pH为弱酸性或中性，室温下置于摇床上震荡24h，Ni2+的去除率达到86.82%，吸附量达到1.41mg/g。而且用浓度为5%的中性EDTA溶液络合再生后的磁性纤维素钠初次解析率达到50.17%，Ni2+去除率达到65.33%。经过热力学和动力学分析发现，准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型可以有效描述磁性纤维素钠吸附Ni2+的过程。经过表征发现磁性纤维素钠表面粗糙，存在多层的、致密的不规则孔隙，比表面积较大，经测试其 BET为669.88m2/g。另外，在FT-IR光谱中波长627.49cm-1处出现Br-C的特征峰，说明磁性纤维素钠在溶解到离子液体[mmBim]Br的过程中发生了衍生化反应。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 工业废水处理方法及研究现状

1.3 磁性材料

1.4 磁性复合材料

1.5 论文研究目的、主要内容及创新点

第2章 实验方法与材料

2.1 磁性沸石/壳聚糖微球的制备方法及处理苯酚废水实验方法

2.2 磁性纤维素钠的制备方法及处理Ni2+废水实验方法

2.3 表征方法

第3章 MZC光催化UV/Fenton反应去除苯酚实验结果分析

3.1 实验结果与分析

3.2 MZC的表征

3.3 本章小结

第4章 MCS吸附Ni2+废水实验结果分析

4.1 MCS吸附镍离子实验结果与分析

4.2 MCS的表征结果

4.3 吸附动力学研究

4.4 吸附等温线研究

4.5 本章小结

第5章 总结与建议

5.1 总结

5.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况