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《内蒙古师范大学》 2015年
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磁性活性炭纳米复合材料的制备及其性能研究

姜双双  
【摘要】:活性炭(AC)是一种经过煅烧、活化处理的炭,具有很强的物理吸附和化学吸附能力,可以作为良好的载体,它具有无数细小的孔隙,巨大的比表面积(500-1500 m2/g)。目前已经应用于食品、医药、化工、环境保护及人类生活的各个方面。尤其是在处理水与空气净化中有着广泛的应用。而粉体活性炭在使用过程常遇到的问题是使用后很难分离、回收。但如果我们赋予它磁性,就可以利用外加磁场来分离,这是解决活性炭使用完后分离、回收、再重复利用的有效途经。就这一问题本文通过以下几种方法合成了磁性活性炭-氧化铁纳米复合材料,并对这几种制备方法得到的样品进行了比较:一、以尿素铁为铁源、活性炭为载体,采用热分解法制备了γ-Fe2O3@AC磁性纳米复合材料,并对样品进行了X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、N2吸附-脱附、震动样品磁强计(VSM)和X射线光电子(XPS)能谱分析等手段的表征。结果表明,当Fe2O3的含量小于30 wt%时,能够稳定生成γ-Fe2O3@AC复合物;当Fe2O3的含量大于30 wt%时,复合物中会出现α-Fe2O3的晶相。30 wt%γ-Fe2O3@AC复合物的比表面积约为293.5 m2/g,最可几孔径为3.5 nm,最大饱和磁化强度为10.2 emu/g。二、以自制Fe3O4纳米粉体为原料,活性炭为载体,通过超声复合的方法制备了磁性Fe3O4@AC(I)纳米复合材料,并对样品进行了XRD、N2吸附-脱附和VSM等方法的表征。XRD结果表明,随着活性炭含量的增加Fe3O4的特征衍射峰变弱;由VSM结果可知,复合物的饱和磁化强度随着Fe3O4含量的增大逐渐增大;30 wt%Fe3O4@AC(I)复合材料的比表面积约为890.4 m2/g,最可几孔径为3.5 nm,最大饱和磁化强度为14.6 emu/g。三、以自制Fe3O4磁流体为原料,活性炭为载体,采用超声复合法制备了Fe3O4@AC(II)磁性纳米复合材料,并对复合物进行了XRD、N2吸附-脱附和VSM等手段的表征。XRD结果表明,样品中除了含Fe3O4和AC之外不含其它杂质,晶相很纯;VSM结果表明,复合物属于超顺磁性材料,具有较强的磁性,可以再外加磁场的作用下达到快速分离的目的;由BET和VSM数据可知,25.6 wt%Fe3O4@AC(Ⅱ)样品的比表面积为880.6 m2/g,最可几孔径为3.5 nm,最大饱和磁化强度为17.9emu/g。四、以上述三种纳米复合物为吸附剂对阳离子型染料次甲基蓝进行了吸附实验。结果表明,三种复合物对次甲基蓝的吸附很快,20 min时就可以达到吸附平衡,其吸附率高达98%。三种吸附剂均不受次甲基蓝溶液pH的影响,吸附率都很高。次甲基蓝溶液初始浓度的影响为:随着溶液浓度的增大,30 wt%γ-Fe2O3@AC、30 wt%Fe3O4@AC(I)和25.6 wt%Fe3O4@AC(II)对次甲基蓝的吸附率逐渐减小,吸附量呈线性增大;同时用Langmuir和Freundlich两种吸附等温方程进行了拟合,结果表明,三种纳米复合物均更符合Langmuir吸附等温式,主要以单分子层吸附为主;30 wt%γ-Fe2O3@AC、30 wt%Fe3O4@AC(I)和25.6 wt%Fe3O4@AC(II)三种样品对次甲基蓝的最大饱和吸附量分别为198.8 mg/g、404.9mg/g和384.6 mg/g。五、以30 wt%γ-Fe2O3@AC、30 wt%Fe3O4@AC(I)和25.6 wt%Fe3O4@AC(II)三种纳米复合物为吸附剂对阴离子型染料甲基橙进行了吸附实验。结果表明,三种复合物对甲基橙的吸附均符合拟二级动力学模型,属于化学吸附,且吸附率高达95%。甲基橙溶液的pH=2~12时,对吸附几乎没有影响,即吸附率都很高。甲基橙溶液初始浓度的影响表现为:γ-Fe2O3@AC、Fe3O4@AC(I)对甲基橙的吸附率随着初始浓度的增大吸附率线性减小,而Fe3O4@AC(II)对甲基橙的吸附率呈阶梯式减小;三种纳米复合物的吸附率均为线性增大。三种吸附剂拟合Langmuir和Freundlich吸附等温方程的结果为,三种吸附剂均符合Langmuir吸附等温式,以单分子层吸附为主,其最大饱和吸附量分别为312.5 mg/g、392.2mg/g和357.1 mg/g。
【学位授予单位】:内蒙古师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ424

【参考文献】
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1 李计元;李亚静;马玉书;王慧君;曹伟平;王长平;;有机海泡石对甲基橙吸附性能研究[J];非金属矿;2010年05期
2 刘守新,孙承林;磁性椰壳活性炭的合成研究[J];新型炭材料;2002年01期
3 王燕;解强;唐瀚滢;姚鑫;刘娟;宫国卓;;溶液酸度对磁性活性炭吸附性能和磁性能的影响[J];中国矿业大学学报;2012年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢雯雯;周铁桥;张军;李兰廷;解强;;煤基磁性活性炭的制备[J];北京科技大学学报;2009年01期
2 刘晓琳;解强;张婷婷;王燕;杨明顺;姜勇;;酚醛树脂基磁性活性炭的制备及性能研究[J];功能材料;2011年01期
3 刘其霞;何丽芬;杨佳慧;季涛;高强;;黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙溶液的吸附性能研究[J];产业用纺织品;2012年12期
4 张胜利;陶利春;姜曼;周祚万;;铁基磁性活性炭制备方法研究进展[J];工业安全与环保;2015年08期
5 张智超;潘自斌;赵燕群;李星;王琼生;王世铭;;纳米磁性Fe_3O_4催化H_2O_2氧化降解亚甲基蓝的研究[J];福建师范大学学报(自然科学版);2015年05期
6 曹吉林;邢冬强;刘秀伍;谭朝阳;;超声波合成磁性4A沸石分子筛[J];物理化学学报;2007年12期
7 袁鹏;朱微娜;刘寿长;;酯加氢制醇新型无铬Cu-Al-Ba催化剂的制备及加氢条件的研究[J];香料香精化妆品;2007年04期
8 刘寿长,王海荣,陈凌霞;制备高碳醇稀土改性Cu-Fe催化剂[J];中国稀土学报;2000年04期
9 鞠剑峰,李澄俊,徐铭,胡啸林;纳米TiO_2复合抗菌材料的制备及在纺织品整理中的应用[J];印染助剂;2005年03期
10 杨明顺;解强;邢雯雯;张中华;张军;姜勇;;铁系添加剂对煤基磁性活性炭性能的影响[J];中国矿业大学学报;2010年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张淑琴;童仕唐;;活性炭对重金属离子铅镉铜的吸附研究[J];环境科学与管理;2008年04期
2 高志强,马会英;大麻纤维的性能及其应用研究[J];北京纺织;2004年06期
3 邢雯雯;周铁桥;张军;李兰廷;解强;;煤基磁性活性炭的制备[J];北京科技大学学报;2009年01期
4 徐小玉;赵玉涛;戴起勋;傅明喜;李长生;;磁性复合材料的制备技术与研究进展[J];材料导报;2005年07期
5 程祥珍,肖加余,谢征芳,宋永才;活性炭纤维研究与应用进展[J];材料科学与工程学报;2003年02期
6 张晓昕,郭树才,邓贻钊;高表面积活性碳的制备[J];材料科学与工程;1996年04期
7 吴伟;贺全国;胡蓉;黄景科;陈洪;;磁性Fe_3O_4纳米粉体的制备及表征[J];稀有金属材料与工程;2007年S3期
8 刘守新,方桂珍,张世润,陈开元;磁性活性炭ESCA研究[J];东北林业大学学报;1998年01期
9 岑泽文,曾汉才,张鹏宇,许绿丝,朱全利;PAN-ACF表面物化特性及其吸附能[J];电力环境保护;2004年03期
10 杨红穗,张元明;大麻纺织应用前景及研究现状[J];纺织学报;1999年04期
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1 田龙;邵承斌;胡玲玲;;单扫描示波极谱法测定废水中铬和甲基橙[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2007年03期
2 金丹萍;孙海波;薛建军;曹志斌;;氯化物介质中甲基橙的电降解行为研究[J];水处理技术;2008年03期
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7 冯国随;;氯化氢中游离氯的测定——以溴化钾甲基橙的酸性溶液作氯化氢的吸收液[J];氯碱工业;1989年02期
8 陈楚良;沈东;殷芬;;甲基橙简易法测定水中的余氯[J];上海环境科学;1990年01期
9 黄雅玲;周羚;罗双;曾志文;喻鹏;;秸秆模板法制备多孔纳米二氧化钛及降解甲基橙研究[J];河南化工;2013年17期
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4 史海辉;李旦振;何运慧;叶冬;李文娟;付贤智;;多孔硅在无光照和碱性条件下对甲基橙脱色及其反应机理[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
5 李元豪;沈翔;;氮掺杂纳米二氧化钛光催化降解甲基橙染料废水[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 李继森;徐秀峰;潘燕飞;管仁贵;索掌怀;;双阳离子表面活性剂交联蒙脱土对甲基橙的吸附研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
7 隋吴彬;郑经堂;;大孔炭负载二氧化钛复合催化剂降解甲基橙性能研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
8 周惠;杨丽珍;;过渡金属离子掺杂对纳米二氧化钛降解甲基橙的影响[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
9 暴雅娴;华兆哲;陈坚;邹路易;;Fenton氧化法处理含甲基橙染料模拟废水的条件研究[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(上册)[C];2005年
10 何宁;庄惠生;;同多酸盐Na_4W_(10)O_(32)光催化降解模拟甲基橙染料废水的研究[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
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1 刘作华;微波促进含铬矿物催化氧化甲基橙的研究[D];重庆大学;2005年
2 彭新晶;稀土掺杂氧化铋可见光响应催化剂制备及性能研究[D];吉林大学;2013年
3 巩建英;辉光放电等离子体技术处理难降解有机污染物及机理研究[D];上海交通大学;2008年
4 孙旭辉;可见光响应光催化剂Bi_(20)TiO_(32)的制备及分解水中有机物效能与机理[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 牛萍;二氧化钛—多金属氧酸盐纳米复合膜组装及光催化性能研究[D];山东大学;2012年
6 李强;壳聚糖/TiO_2复合吸附剂的制备及吸附特性研究[D];北京化工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王昭新;壳聚糖胍盐的制备及其在水处理中的应用[D];华南理工大学;2015年
2 张海洋;过渡金属掺杂氧化锌的制备及光催化降解性能[D];南京林业大学;2015年
3 姜双双;磁性活性炭纳米复合材料的制备及其性能研究[D];内蒙古师范大学;2015年
4 于小华;粉煤灰沸石的合成及处理甲基橙废水的研究[D];山东轻工业学院;2012年
5 吕丹;气液混和放电反应器特性及甲基橙脱色的研究[D];大连海事大学;2009年
6 黄毅;介孔碳材料与镍复合物的制备及其甲基橙吸附性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 冯天照;介质阻挡放电等离子体降解甲基橙的实验研究[D];华南理工大学;2010年
8 王芳;微波辅助湿式氧化法处理甲基橙模拟染料废水的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 王成成;改性活性白土的制备及对甲基橙染料废水的处理研究[D];陕西师范大学;2012年
10 陈丽娟;介质阻挡放电协同光催化降解甲基橙模拟废水的研究[D];太原理工大学;2015年
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