磁性膨润土复合材料吸附重金属离子及放射性核素的研究

摘要

本文将膨润土的吸附性能和铁氧化物的磁性能复合起来，从而制备出一种新型磁性复合吸附剂。这种磁性复合材料可以用于去除溶液中的金属离子，并且可以通过磁分离技术较容易地从溶液中分离出来。
　　本实验中，采用化学共沉淀法制备出磁性膨润土复合材料，并通过FTIR、XRD、SEM和磁化曲线等表征测试手段对样品的物相组成、微观形貌特征和磁学性质等进行了表征及测试。结果表明制备的磁性膨润土复合材料中形成了氧化铁/膨润土共价键，并且具有良好的磁性。
　　用制备出的磁性膨润土复合材料作为去除溶液中Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和60Co(Ⅱ)的一种吸附剂，考察其吸附性能。结果表明：磁性复合材料对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和60Co(Ⅱ)的吸附动力学均符合拟二级动力学模型；低pH时，该吸附剂对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和60Co(Ⅱ)的吸附去除强烈依赖于pH和离子强度；在低pH时，Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和60Co(Ⅱ)在磁性膨润土上吸附的主要机理是离子交换或者是外层络合；在高pH值时，内层络合或者表面沉淀是主要机理；由相关系数可发现Langmuir模型比Freundlich模型对吸附等温线的拟合效果更好；吸附热力学数据(⊿G0、⊿H0和⊿S0)表明Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和60Co(Ⅱ)在磁性膨润土上的吸附是自发吸热的过程；复合材料里含的铁氧化物也有一定吸附性能，此外，磁性膨润土复合材料还具有良好的循环使用性能。上述研究结果表明，磁性膨润土复合材料是一种具有广阔的应用前景，可以实现大规模工业应用的新型吸附材料。

目录

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第一章 绪论

1.1 重金属离子及放射性核素污染来源及其处理方法简介

1.1.1 重金属离子及放射性核素污染来源

1.1.2 处理重金属离子及放射性核素污染方法

1.2 膨润土组成结构、物化性质及其在环境领域的应用

1.3 磁性复合材料的研究概述

1.3.1 磁性复合材料的简介与合成方法

1.3.2 磁性复合材料的应用

1.4 腐殖酸类物质的简介

1.5 本研究的意义及主要研究内容

第二章 固－液界面吸附的理论基础

2.1 固－液界面吸附的基本概念

2.2 影响固－液界面吸附的因素

2.3 吸附等温模式

2.3.1 Langmuir模型

2.3.2 Freundlich模型

2.4 吸附动力学研究

2.5 吸附热力学研究

第三章 实验部分

3.1 实验仪器及试剂

3.1.1 实验原料及试剂

3.1.2 实验仪器及设备

3.2 磁性膨润土复合材料的合成及表征

3.3 吸附实验

3.3.1 吸附实验过程

3.3.2 吸附实验计算

3.4 金属离子浓度分析

3.4.1 Pb(Ⅱ)溶液的配制和浓度分析方法：

3.4.2 Ni(Ⅱ)溶液的配制和浓度分析方法：

3.4.360Co(Ⅱ)溶液的配制和浓度分析方法：

第四章 结果与讨论

4.1 磁性膨润土的表征

4.1.1 XRD分析

4.1.2 FT-IR分析

4.1.3 SEM分析

4.1.4 磁性测试

4.1.5 磁分离示意图

4.2 磁性膨润土对铅离子的吸附性能研究

4.2.1 吸附时间及动力学研究

4.2.2 吸附剂浓度的影响

4.2.3 pH值及离子强度的影响

4.2.4 阳离子的影响

4.2.5 吸附等温线

4.2.6 吸附热力学

4.2.7 FA对吸附影响

4.3 磁性膨润土对镍离子的吸附性能研究

4.3.1 吸附时间及动力学研究

4.3.2 吸附剂浓度的影响

4.3.3 pH值及离子强度的影响

4.3.4 阳离子的影响

4.3.5 阴离子的影响

4.3.6 吸附等温线

4.3.7 吸附热力学

4.3.8 FA对吸附影响

4.4 磁性膨润土对钴离子的吸附性能研究

4.4.1 吸附时间及动力学研究

4.4.2 吸附剂浓度的影响

4.4.3 DH值及离子强度的影响

4.4.4 阳离子的影响

4.4.5 吸附等温线

4.4.6 吸附热力学

4.4.7 HA对吸附影响

4.5 磁性膨润土化学稳定性能研究

4.6 吸附对比研究

4.7 磁性膨润土循环使用研究

4.8 磁性膨润土吸附金属离子的机理初探

结论与展望

参考文献

硕士期间发表的论文和获得的奖励