铁氧体—埃洛石复合材料的制备及应用

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随着科技的发展,人类对海洋的探索不断被深化,海洋已经成为带动经济发展的重要助力,但是在海洋的开发过程中,海洋污染也日益严重。染料废水色度高,成分复杂,对海洋生物有较大的毒害作用。本文以天然埃洛石纳米管(HNTs)为原料、金属油酸盐为前体物质,制备了三种磁性吸附剂:一种NiFe2O4/HNTs复合材料(记为NHNTs)和两种不同形貌的MnFe2O4/HNTs复合材料(记为WMH和MH),并将三种材料应用于模拟染料废水亚甲基蓝的处理中。TEM和XRD分析可知HNTs的中空管状结构完整,NHNTs的外表面光洁,NiFe204颗粒附着于HNTs管内,晶型完整。WMH的外表面附着了大量MnFe204颗粒,而MH中HNTs的外表面光洁,MnFe2O4颗粒附着于HNTs管腔内部。这是因为金属油酸盐与HNTs内壁的静电作用能将铁氧体前体导入HNTs内部,水与HNTs内壁的羟基形成的氢键作用强于静电作用,导致WMH中铁氧体附着于管外壁。NHNTs、WMH及MH对亚甲基蓝的吸附均在55 min达到吸附平衡,碱性条件更利于吸附发生。吸附符合准二级动力学方程,表明吸附过程受化学吸附控制。吸附过程与Langmuir等温模型拟合较好,说明吸附过程为单分子层吸附,吸附过程易于发生。NHNTs、WMH和MH对亚甲基蓝的最大吸附量分别为20.11 mg.g-1 19.19mg·g-1和18.52mg·g-1。微波辅助下NHNTs对亚甲基蓝的吸附效率显著提高,WMH的吸附性能比MH略优,这可能是受MnFe2O4颗粒的影响。在WMH和MH吸附亚甲基蓝中磁性分离能回收86%以上的吸附剂,其中MH的回收率比WMH更高。回收后的吸附剂经高温再生依然能保持较高的吸附活性,回收再生五次后WMH和MH对亚甲基蓝的去除率依然高于97%。对比已有的一些研究可知本次研究制备的磁性吸附剂吸附能力居中,能较好得去除海洋环境中的有机污染物。此外本次研究制备的磁性吸附剂易于制备,来源广泛,是一种廉价易得的吸附材料,在外部磁场作用下能实现吸附剂的快速分离和回收,降低了二次污染的概率。磁性吸附剂回收率高,重生后依然保持较好的吸附活性,操作过程便捷,有望在海水污染物处理中有更广泛的应用。
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