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《西安建筑科技大学》 2017年
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氨基功能化磁性纳米Fe_3O_4处理冶金废水中Cr(Ⅵ)的研究

丁畅越  
【摘要】:冶金工业废水中含有大量的重金属离子,废水中的重金属离子具有不可降解性、微量性、富集性等特点,给环境带来严重危害的同时经食物链进入人体后产生堆积,严重影响人类健康甚至危害生命,重金属污染问题已经成为需要迫切解决的环境卫生问题之一。功能化磁性纳米材料,由于其具有较大的比表面积、可控的磁分离特性、廉价易得,以及良好的生物相容性等优点,在重金属探测和分离等环境治理、蛋白质和DNA分离、靶向医药等生物医学及电化学催化方面有着广阔的应用前景。本文通过化学共沉淀法制备出磁性纳米Fe_3O_4颗粒,以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,通过其水解反应,对磁性纳米Fe_3O_4颗粒进行表面SiO)2包覆,利用3-氨丙基三乙氧基硅烷的脱水缩合反应,完成磁性纳米Fe_3O_4颗粒的表面氨基功能化,制备出表面富含-NH2官能团的氨基功能化磁性纳米Fe_3O_4颗粒(NH2-Fe_3O_4@SiO)2),采用SEM、XRD、VSM、FTIR对NH2-Fe_3O_4@SiO)2颗粒进行表征。结果表明:NH2-Fe_3O_4@SiO)2的粒径平均分布在180~200nm左右,呈球型均匀分布,且表现出良好的磁响应特性,TEOS的用量对NH2-Fe_3O_4@SiO)2的形貌有显著的影响。最佳条件下制备的NH2-Fe_3O_4@SiO)2对Cr(Ⅵ)的吸附性实验结果表明:pH值和Cr(Ⅵ)初始浓度的变化对吸附剂的吸附效果有明显的影响,吸附过程可在50min内达到平衡。当pH值为2.0,在体系温度为308K的酸性环境下,吸附剂呈现出最好的吸附效果,饱和吸附容量达到350.88mg·g-1。NH2-Fe_3O_4@SiO)2对废水中Cr(Ⅵ)的吸附行为复合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合准二阶速率方程。吸附热力学拟合数据表明,NH2-Fe_3O_4@SiO)2对Cr(Ⅵ)的吸附过程为自发进行的吸热反应,温度升高有利于吸附反应的进行。此外,NH2-Fe_3O_4@SiO)2吸附完成后进行洗脱,连续循环使用5次后,对Cr(Ⅵ)的吸附效率仍然能保持在90%以上。研究结果为处理冶金工业废水中的Cr(Ⅵ)提供了新的工艺思路,相比较于传统吸附剂,氨基功能化磁性纳米Fe_3O_4颗粒对Cr(Ⅵ)的吸附不仅具有较高的吸附容量,且吸附过程能够在短时间内完成达到平衡,并在外加磁场的作用下可有效的实现吸附剂与母液的快速分离,避免了二次污染现象的发生。NH2-Fe_3O_4@SiO)2颗粒是一种潜在的处理冶金废水中Cr(Ⅵ)的高效吸附剂。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X756

【参考文献】
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