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《西北农林科技大学》 2017年
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新型磁性吸附剂的制备及其对水中四环素吸附性能的研究

刘芳兵  
【摘要】:近些年,由于抗生素性质稳定、药效强,被广泛应用于人类及畜禽疾病的预防和治疗,但同时抗生素大量使用造成的负面效应也越来越显著。一方面,畜禽中抗生素残留严重威胁到食品安全;另一方面,水溶性抗生素例如四环素(TC)的残留会在环境中富集,不易被微生物降解,导致饮用水污染。目前抗生素的去除技术主要有化学氧化、催化降解、膜过滤和吸附。吸附技术由于其操作简单,成本低廉而被广泛关注和应用。本文通过一锅法合成碳点结合的镍铁氧化物纳米复合材料作为四环素吸附剂,并对其进行材料表征和性能评价。主要研究工作及结果如下:1.采用溶剂热法合成碳点修饰的NiFe2O4纳米吸附剂(NiFe C),提出了磁性铁氧体NiFe2O4与碳点可以一步合成的方法。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)显示NiFeC纳米吸附剂形貌为均匀的球形,尺寸大约在130~180 nm之间。X射线衍射(XRD)、傅立叶变换中红外光谱(FT-IR)等表征分析发现NiFeC具有NiFe2O4和碳点所有的特征峰,证实了镍铁氧化物-碳点纳米复合材料的成功合成。碳点结合在NiFe2O4上不仅可以提升对四环素的吸附性能,而且可以减小NiFe2O4之间易于聚集的现象,提高纳米复合材料在水中的分散性。2.新型磁性纳米吸附剂NiFeC对四环素的吸附性能研究。对NiFeC吸附四环素的试验数据进行动力学和热力学拟合,结果表明其更符合准二阶动力学模型和Langmuir吸附等温线,从而表明该吸附剂在水中吸附四环素的过程主要是化学吸附,理论计算得出NiFeC对水中四环素的最大吸附量为591.72 mg g-1。同时,在相同试验条件下与活性炭、沸石等传统吸附剂的四环素吸附量进行了比较。结果表明,新型吸附剂NiFeC表现出对四环素较高的吸附能力(530.83 mg g-1),并且是吸附剂NiFe2O4吸附量(262.93 mg g-1)的二倍。表明碳点表面丰富的官能团和其较大的比表面积赋予了NiFeC较强的四环素吸附能力。对新型磁性纳米吸附剂NiFeC的FT-IR,TGA以及XPS分析可得NiFeC对四环素的吸附机理为表面络合,阳离子交换和静电吸引三种。3.为了评价NiFeC纳米吸附剂在环境中的应用可行性,进行了不同盐离子浓度干扰试验和重复利用研究,发现盐离子对四环素吸附量影响较小,不产生统计学上的显著变化。并且在五次回收之后对四环素的去除率仍可达到90%以上。因此,所制备的NiFeC纳米吸附剂具有对四环素的高吸附性能、易于制备及分离回收等优点。本研究为新型吸附剂的制备提供了一种快速简便的方法,可以为水的净化处理、水中抗生素的去除提供新的思路。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ424;X52

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