磁性納米顆粒的制備及其重金屬離子吸附

1.5萬字 33頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
近年重金屬離子污染已經(jīng)成為日益嚴重的水污染問題，例如砷（As），鎘（Cr）離子等。氧化鐵磁性納米顆粒因具有獨特磁性、高比表面積及低生物毒性等優(yōu)點，可廣泛應用于環(huán)境污水處理，對重金屬離子的吸附具有很好的應用前景。
本論文采用沉淀法成功制備了Fe2O3納米顆粒、Fe3O4納米顆粒，以及Fe3O4/SiO2復合納米顆粒，并通過XRD、SEM等分析手段對磁性納米材料進行了性能表征，并研究了它們在環(huán)境污水處理上的應用可行性，其主要結果總結如下：
（1）利用沉淀法成功制備了Fe2O3，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子，通過XRD分析可知兩者均為單一相，無雜質(zhì)出現(xiàn)。由SEM可知Fe3O4磁性納米粒子近似呈球形，大小較均勻，直徑約30~40 nm，易團聚。
（2）成功對Fe3O4磁性納米顆粒表面進行了SiO2包覆，提高了分散性，增加了比表面積。加熱溫度為180℃時包覆效果最好，但粒子尺寸直徑較大，結晶也不太完整，這應該是因為鐵的氧化性較高，硼氫化鈉沒有將其完全還原所致。
（3）Fe2O3，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e3O4@SiO2磁性納米粒子對砷離子都有較好的吸附效果。其中，當砷初始濃度為3 mg/L時，F(xiàn)e2O3磁性納米粒子在前期的吸附中速率最快;就其最終的吸附效果來說，F(xiàn)e3O4@SiO2磁性納米粒子的平衡吸附量為4.5mg/g，效果最好。通過動力學模型分析，我們得出Fe2O3磁性納米粒子吸附砷離子可用偽二級動力學模型來描述，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e3O4@SiO2磁性納米粒子可用內(nèi)擴散模型來描述。磁性納米材料材料在環(huán)境污水處理上具有較好應用。



關鍵詞: 四氧化三鐵納米顆粒；納米復合; 二氧化硅；砷吸附；動力學模型