生物模板法制备尖晶石吸附剂及其性能研究

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磁性材料引起各领域的研究人员的极大兴趣,包括磁流体,催化,生物技术/生物医学,磁共振成像,数据存储,和环境治理等广泛领域。大量文献已报道磁性材料的合成、保护、功能化和应用,以及其磁特性。然而,某些磁性纳米材料由于其体积小,容易聚集在一起;因为表面活性使它们变得不稳定,并具有粒度分布较宽等缺点。因此有必要研究获得窄的粒度分布、性能稳定的磁性材料。磁性材料的另一个潜在的应用是利用它们作为有机染料和无机材料去除剂,由于它们具有磁性,在外磁场作用下可以快速回收,并且可以重复利用。本论文研究了尖晶石材料的合成及其应用。主要内容如下两部分:一、利用蛋膜为模板合成了铁氧体材料MgFe2O4,并分析了它对酸性品红(AF)的吸附能力。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析发现MgFe2O4吸附剂是由纳米小颗粒构成的,具有网络状,比表面积为26.1m2/g。全面的比较和分析尖晶石铁氧体纳米晶体对AF的吸附能力。MgFe2O4纳米材料对于污水中的AF具有非常高的移除能力,在三十小时内几乎能全部去除溶液中AF。对于初始浓度为200mg·L1的AF溶液,最大吸附量可达1923.7mg·g1。由Langmuir等温模型计算出,MgFe2O4对AF的最大吸附能力为12870mg·g1。MgFe2O4纳米粒子具有高的饱和磁化强度(47.898emu·g1),使得在负载了AF后能够快速的从悬浮液中进行磁分离。由于在AF的去除过程中多孔结构能够促进吸附质的流动促进吸附,MgFe2O4的协同作用有利于增强对AF的移除能力。通过可见紫外吸收光谱(UV-Vis),和红外吸收光谱(FTIR)对吸附产物的分析,提出了MgFe2O4材料对AF移除的可能吸附机制。利用MgFe2O4材料可以减少处理时间、高效的移除污水中的染料,同时其合成方法简单、低成本和无污染。二、利用蚕丝为模板合成了铁氧体材料CuFe2O4,并吸附了它对镍离子(Ni2+)的吸附能力。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析发现CuFe2O4吸附剂是由纳米小颗粒构成的,具有纤维多孔状,比表面积为48.46m2/g。全面的比较和分析铁氧体纳米晶体对Ni2+的吸附能力。CuFe2O4纳米材料对于污水中的Ni2+具有较好的移除能力。对于初始浓度为80μg·mL1的Ni2+溶液,最大吸附能力可达33.5909mg·g1。由Langmuir等温模型计算出,CuFe2O4对Ni2+的最大吸附能力为36.3714mg·g1。CuFe2O4纳米粒子具有高的饱和磁化强度(11.384emu·g1),使得在负载了Ni2+后能够快速的从悬浮液中进行磁分离。由于在Ni2+的去除过程中多孔结构能够促进吸附质的流动促进吸附,CuFe2O4的协同作用有利于增强对Ni2+的移除能力。通过红外吸收光谱(FTIR)对吸附产物的分析,提出了CuFe2O4材料对Ni2+移除的可能吸附机制。利用CuFe2O4纳米材料可以减少处理时间、高效的移除污水中的染料,同时其合成方法简单、低成本和无污染。
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