论文部分内容阅读
本论文使用在两种温和体系中合成的纳米α-Fe2O3材料作为吸附剂,考察了其在模拟染料废水中对刚果红的吸附性能,同时采用不同的模型对吸附过程的动力学、热力学及吸附机理进行了评价。将合成参数调节后,进一步分析了材料形貌对吸附性能的影响。结果显示采用本论文合成的α-Fe2O3材料作吸附剂时,对废水中刚果红的吸附及去除能力优于大多数同类型材料,加之其温和的制备条件,有望在实际染料废水的处理中发挥积极作用。主要的研究内容如下:
1.在氯化铁-环氧丙烷-水体系中,对100℃条件下合成的纳米α-Fe2O3材料的吸附性能进行系统研究,结果显示该材料的最大吸附量可达107mg/g,2min内对刚果红的去除率达到56%,60min内达到95%。此外,吸附动力学的研究表明该吸附过程更符合基于化学吸附为速率限制步骤假设的准二级动力学模型,说明吸附过程可能是受吸附质和吸附剂间通过电子共享或电子交换而产生价键力的化学吸附所控制;而吸附等温线的拟合结果显示吸附过程更符合Langmuir吸附模型,表示吸附过程是以单分子层吸附为主;合成参数调节后,吸附结果显示合成参数的变化的确能够影响其吸附量,当增加溶剂水量时(即H2O/Fe比由26/1增至79/1),可能由于氯化铁浓度的降低,使所形成的α-Fe2O3具有更小的尺寸和更大的比表面积而使其对刚果红的吸附量增至217mg/g。
2.在氯化铁-伯胺-环氧丙烷-水体系中,对80℃条件下合成的纳米α-Fe2O3材料的吸附性能进行系统研究,发现吸附的动力学、热力学和等温线等所满足的吸附模型和机理并没有发生实质性的变化。调节合成反应时间的吸附结果显示,更长的反应时间会使产物的结晶度提高进而使材料的吸附量明显增加;当溶剂中加入N,N-二甲基甲酰胺后材料的吸附量逐渐降低;有趣的是当连续调节伯胺烷基链长度时,刚果红的最大吸附量却由使用十二胺时的90mg/g显著增加至十六胺时的357mg/g,其在2min内对刚果红的去除率可达80%,30min内去除率接近100%,远高于商品化α-Fe2O3的吸附量和吸附速度(最大吸附量为58mg/g,120min后去除率85%)。这些结果为新型高效吸附剂的研制提供动力。同时对所获得的某些吸附结果的原因还不能很好的解释,有待后续进一步深入的分析研究。
1.在氯化铁-环氧丙烷-水体系中,对100℃条件下合成的纳米α-Fe2O3材料的吸附性能进行系统研究,结果显示该材料的最大吸附量可达107mg/g,2min内对刚果红的去除率达到56%,60min内达到95%。此外,吸附动力学的研究表明该吸附过程更符合基于化学吸附为速率限制步骤假设的准二级动力学模型,说明吸附过程可能是受吸附质和吸附剂间通过电子共享或电子交换而产生价键力的化学吸附所控制;而吸附等温线的拟合结果显示吸附过程更符合Langmuir吸附模型,表示吸附过程是以单分子层吸附为主;合成参数调节后,吸附结果显示合成参数的变化的确能够影响其吸附量,当增加溶剂水量时(即H2O/Fe比由26/1增至79/1),可能由于氯化铁浓度的降低,使所形成的α-Fe2O3具有更小的尺寸和更大的比表面积而使其对刚果红的吸附量增至217mg/g。
2.在氯化铁-伯胺-环氧丙烷-水体系中,对80℃条件下合成的纳米α-Fe2O3材料的吸附性能进行系统研究,发现吸附的动力学、热力学和等温线等所满足的吸附模型和机理并没有发生实质性的变化。调节合成反应时间的吸附结果显示,更长的反应时间会使产物的结晶度提高进而使材料的吸附量明显增加;当溶剂中加入N,N-二甲基甲酰胺后材料的吸附量逐渐降低;有趣的是当连续调节伯胺烷基链长度时,刚果红的最大吸附量却由使用十二胺时的90mg/g显著增加至十六胺时的357mg/g,其在2min内对刚果红的去除率可达80%,30min内去除率接近100%,远高于商品化α-Fe2O3的吸附量和吸附速度(最大吸附量为58mg/g,120min后去除率85%)。这些结果为新型高效吸附剂的研制提供动力。同时对所获得的某些吸附结果的原因还不能很好的解释,有待后续进一步深入的分析研究。