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磁性碳复合材料不仅具有碳材料的优良吸附特性,还具有磁性材料在外磁场作用下可控移动、易于分离的特性,在吸附纯化、环境修复方面具有广泛的应用前景。本文主要围绕磁性碳材料的制备、活化以及吸附性能的研究三方面展开,具体包括以下内容:
(1)以纳米Fe3O4为核、碳水化合物为碳源,在水热条件下制备出碳包覆的磁性纳米微球,研究了碳源种类、聚丙烯酸的修饰与否、溶液pH、碳水化合物含量、反应时间等因素对Fe3O4表面包覆层厚度的影响,得到最厚包覆层的条件为:0.1g聚丙烯酸修饰后的Fe3O4和4g葡萄糖溶于70mL去离子水中,在温度200℃,pH为10的条件下反应7h得到碳包覆层达到50nm左右。此外,根据实验现象,讨论了葡萄糖水热反应的可能反应机理。
(2)引入工业上对活性炭的活化处理方式,将磁性碳复合物放入活化剂ZnCl2中浸渍后高温煅烧,研究了煅烧温度和煅烧时间对磁性碳复合材料比表面积和孔容积的影响,发现在ZnCl2溶液中浸渍活化后,在600℃下碳化1h得到比表面积为1228m2/g,孔容积达0.445cm3/g的磁性碳复合物。
(3)采用制备的磁性碳复合物对磺胺和磺胺嘧啶进行了吸附性能研究。主要包括吸附等温模型探究、吸附动力学研究、pH对吸附效果的影响以及重复利用性能探究。结果表明磁性碳复合物对磺胺和磺胺嘧啶的吸附均遵守Langmuire吸附等温模型和二级动力学模型;pH对磁性碳复合物吸附效果的影响较大,在pH在4~10的范围内两者的去除效率都随着pH的增加而逐渐降低;重复利用实验中,磺胺与磺胺嘧啶的去除效率都随着应用次数的增加吸附效率逐渐降低,在重复利用4次之后对磺胺和磺胺嘧啶的吸附效率分别达到71.2%和67.54%,显示较好的重复利用效果。