层层组装法制备磁性吸附剂及其对重金属吸附性能的研究

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工业生产中的重金属污染问题已对人类的健康造成了很大的危害。磁性吸附剂具有吸附速度快,吸附容量大,便于重复回收使用等优点,在重金属污染处理中具有潜在的应用价值。本文以Fe3O4微球为磁核,并用柠檬酸钠对其表面进行处理,再利用静电层层组装技术将带正电荷的壳聚糖(CS)和带负电荷的聚丙烯酸(PAA)交替组装到磁性微球表面,经交联剂交联固化后,就得到了(CS/PAA)n/Fe3O4磁性吸附剂,其表面接枝有大量活性官能团如-NH2和-COOH等,可用于重金属的吸附。关于该新型磁性吸附剂的合成条件,结构特性及吸附性能的研究结果如下:1、用柠檬酸钠对磁核Fe3O4微球进行前处理,当PAA分子量为100000、聚电解质CS和PAA浓度为1mg/ml、NaCl浓度为0.5mol/L、组装4次CS和4次PAA,再用碱处理之后制得的材料(CS/PAA-Na)4/Fe3O4对重金属的吸附能力是最强的。2、对该新型材料进行了IR、XRD、TGA、SEM等表征。结果显示,材料表面具有功能性基团-COO-和-NH2,其接枝率为16.7%,饱和磁化强度为63.7emu/g,具有较好的分散性和磁分离性能。3、详细探究了(CS/PAA-Na)4/Fe3O4对Cu2+、Pb2+的吸附性能。结果表明:溶液pH对吸附的影响很大,pH小于2时,对Cu2+、Pb2+几乎没有吸附能力,之后吸附量随着pH值的增大而增加,在pH5.5左右基本上达到最大吸附,对Cu2+、Pb2+的吸附均符合Langmuir等温吸附,最大吸附量qm分别为30.3mg/g和90.9mg/g。对Cu2+的吸附15min达到吸附平衡,而对Pb2+的吸附在45min达到平衡,符合二级动力学,对Cu2+、Pb2+的吸附都属于吸热过程。在Cu2+、Pb2+同时存在的情况下,材料对Pb2+优先选择性吸附。材料循环使用5次之后的吸附能力仍在90%以上。
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