磁性复合材料的制备及纺织染料污染的去除

摘要

本文主要研究了功能化磁性微球的制备及纺织染料的去除和磁性Fe3O4/MIL-101复合材料制备及其应用。
　　针对大部分染料在水溶液中会形成带有阳离子基团或负离子基团，本次实验有目的性的合成了表面带有正电荷的氨基修饰磁性微球(AFMMs)和表面带负电荷的羧基修饰功能化磁性微球(CFMMs)，用以吸附去除带有对应电荷的染料分子。本文以溶剂热法合成粒径大小约250nm的Fe3O4磁性微球，在此基础上分别对磁球进行氨基修饰，同时以一步法合成了羧基磁性微球，用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)及磁强度(VSM)进行表征。结果表明:磁性微球表面成功修饰上了氨基和羧基，其磁球粒径大小分别约为300nm和150nm，而且修饰前后的磁性微球均具有超高顺磁效应。表面氨基化的AFMMs对于染料的吸附符合推断，由于氨基带有正电荷，能与带有负电荷的染料分子产生静电作用，使染料吸附去除。同理，CFMMs可以有效的去除带有正电荷的染料分子。本次实验中，AFMMs的最佳吸附pH值均为6，吸附平衡时间约为1min，在最佳条件下，它对还原蓝的最大吸附量为238.94mg/g，对直接紫的最大吸附量为243.75mg/g;CFMMs的最佳吸附pH值为11，吸附平衡时间约为10s，在最佳条件下，对天青A的最大吸附量为93.86mg/g，对亚甲基蓝的最大吸附量为8.96mg/g。AFMMs和CFMMs时间与吸附量数据符合动力学二级模型，其热力学吸附符合Langmuir热力学模型。AFMMs和CFMMs能够用于自来水、湖水和河水中染料污染的去除，尤其AFMMs取得了很好的效果。CFMMs很好的再生性能使其能够多次重复利用并且依然能够达到很好的去除效果。
　　为了能够更好的吸附去除染料污染，克服功能化修饰的磁性微球在染料吸附上染料选择的单一性，本文合成磁性纳米粒子与金属-有机框架结合的复合材料（Fe3O4/MIL-101），进而充分利用各自的优势，取得了很好的效果。本实验利用Fe3O4/MIL-101复合材料成功吸附去除直接紫、直接墨绿、酸性橙、酸性黑、活性蓝、活性黄、还原桃红、碱兰、刚果红和亚甲基蓝等十种染料。Fe3O4/MIL-101复合材料对染料吸附20min内能够达到吸附平衡，其中对还原桃红的最大吸附量能达到323.62mg/g，对亚甲基蓝的最大吸附量也能达到13.24mg/g。Fe3O4/MIL-101复合材料对染料的吸附去除效果远好于单纯的功能化的磁性微球。Fe3O4/MIL-101复合材料能够在湖水中很好去除染料污染，而且可以多次重复利用，对于染料工业废水及环境中染料污染的去除具有重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 染料的概述

1．1．1 染料按应用性能分类

1．1．2 染料按化学结构分类

1．1．3 染料的污染和毒性

1．1．4 染料的污染去除

1．2 新型微／纳米材料在染料污染吸附去除的应用

1．2．1 磁性材料

1．2．2 碳基材料

1．2．3 硅基材料

1．2．4 金属有机骨架材料

1．2．5 磁性复合材料

1．2．6 其他材料

1．3 本科题的提出

第二章 功能化磁性微球的制备和纺织染料的去除

2．1 实验部分

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 磁性微球的表征

2．2．2 pH对纺织染料去除的影响

2．2．3 吸附剂量对吸附去除的影响

2．2．4 时间吸附曲线

2．2．5 吸附动力学模型

2．2．6 吸附等温式

2．2．7 磁性微球的解吸性能

2．2．8 在实际水样中的应用

2．3 本章小结

第三章 磁性Fe3O4/MIL-101复合材料制备及其应用

3．1 实验部分

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验试剂

3．1．3 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 Fe3O4／MIL-101复合材料的电镜和EDS分析表征

3．2．2 Fe3O4／MIL-101复合材料的XRD表征

3．2．3 Fe3O4／MIL-101复合材料的VSM表征

3．2．4 Fe3O4／MIL-101复合材料的BET表征

3．2．5 Fe3O4／MIL-101复合材料吸附量与时间曲线

3．2．6 Fe3O4／MIL-101复合材料动力学研究

3．2．7 Fe3O4／MIL-101复合材料在实际水样中的应用

3．2．8 Fe3O4／MIL-101复合材料解吸附性能

3．3 本章小结

第四章 结论

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢