磁性納米粒子對(duì)溶液中重金屬離子吸附性能研究

2.7萬(wàn)字 46頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)

目 錄
第一章 緒論 1
1.1 水污染現(xiàn)狀 1
1.2 重金屬和染料的危害及處理方法 2
1.2.1 重金屬污染的危害 2
1.2.2 染料污染的危害 2
1.2.3 重金屬和染料污水的處理技術(shù) 3
1.3 常用的吸附材料 3
1.3.1 碳類吸附劑 4
1.3.2 天然礦物吸附劑 5
1.3.3 天然高分子吸附劑 7
1.3.4 磁性納米吸附材料 8
1.4 磁性納米粒子的合成方法與應(yīng)用 10
1.4.1 磁性納米粒子的合成方法 10
1.4.2 磁性納米粒子的表面修飾方法 11
1.4.3 磁性納米粒子的應(yīng)用 12
1.5 吸附性能的影響因素 13
1.5.1 吸附劑用量對(duì)吸附的影響 13
1.5.2 體系初始濃度對(duì)重金屬離子吸附效果的影響 13
1.5.3 吸附時(shí)間對(duì)重金屬離子去除率的影響 13
1.5.4 溶液pH對(duì)吸附的影響 14
1.5.5 吸附溫度對(duì)吸附的影響 14
1.5.6 其它因素 14
1.6 吸附機(jī)理及吸附模型 15
1.6.1 吸附機(jī)理 15
1.6.2 吸附模型 15
1.7 本研究的主要內(nèi)容與意義 18
第二章 磁性納米粒子的合成與吸附實(shí)驗(yàn) 19
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器 19
2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 19
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器 19
2.2 合成實(shí)驗(yàn) 20
2.2.1 原理 20
2.2.2 工藝 20
2.2.3 吸附劑的制備 20
2.3 吸附實(shí)驗(yàn) 21
2.4 實(shí)驗(yàn)表征方法 23
2.4.1 合成實(shí)驗(yàn)的表征 23
2.4.2 吸附實(shí)驗(yàn)的表征 24
第三章 合成與吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與研究 25
3.1 磁性納米粒子的表征 25
3.1.1 XRD測(cè)試 25
3.1.2 掃描電子顯微鏡分析 26
3.1.3 磁性分析 26
3.2 吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 27
3.2.1 溶液pH對(duì)吸附的影響 27
3.2.2 吸附劑量對(duì)吸附的影響 28
3.2.3 時(shí)間對(duì)吸附的影響——吸附動(dòng)力學(xué)研究 29
3.2.4 溫度對(duì)吸附的影響——吸附熱力學(xué)研究 31
3.2.5 初始濃度對(duì)吸附的影響——吸附等溫線研究 32
3.3 本章小結(jié) 34
結(jié) 論 35
致 謝 36
參考文獻(xiàn) 37




摘要 重金屬污染問(wèn)題已經(jīng)成為目前危害水資源的首要問(wèn)題之一，例如銅(Cu)、鉛(Pb)、鎳(Ni)和汞(Hg)等，這些重金屬元素因某些工業(yè)企業(yè)不經(jīng)處理非法排放以及居民生活用水排放導(dǎo)致的。目前治理水污染的方法眾多，其中吸附法是一種經(jīng)典方法，具有速度快、效率高、易操作和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。吸附劑一般有較大的比表面積，適宜的孔徑大小和表面結(jié)構(gòu)，能夠高效的從氣體或液體中吸附某些成分。吸附劑種類眾多，而磁性納米粒子是一種吸附性能高、可再生、環(huán)境友好的新型的吸附材料，具有可高效回收、價(jià)格低廉、使用方便的優(yōu)勢(shì)。本文研究制備了一種磁性Fe3O4納米顆粒并初步考察了其對(duì)溶液中金屬鉛的吸附性能。具體研究結(jié)果如下：首先，采用水熱法合成磁性Fe3O4納米粒子。以FeCl3R26;6H2O和FeCl2R26;4H2O為鐵源，通過(guò)超聲輔助制備粒徑均一的四氧化三鐵磁性納米顆粒，采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等手段對(duì)Fe3O4磁性納米粒子的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，制備得的納米粒子分布均勻，具有較強(qiáng)的磁響應(yīng)性，能夠通過(guò)外加磁場(chǎng)迅速的從水中分離。其次，研究了磁性Fe3O4納米材料對(duì)水中Pb2+的吸附性能。著重考察了溶液pH、吸附劑質(zhì)量、吸附時(shí)間、吸附溫度、初始濃度對(duì)吸附效果的影響，并研究了吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和吸附等溫線。研究結(jié)果表明，本文所制備的磁性納米材料具有較高的吸附量，最大吸附量為38.05mg/g。是一種能高效吸附、可再生利用的去除廢水中重金屬離子的吸附材料。本文的整個(gè)研究對(duì)工業(yè)廢水以及日常飲用水中重金屬元素的吸附工作有著一定的意義。

關(guān)鍵詞：磁性納米粒子；Fe3O4；重金屬離子；Pb2+；吸附