染料在纺织、橡胶、塑料和制革等工业中有广泛应用,但是在染色过程中有残留染料污染水体,其中吸附是一种有效的方法。研究发现三维(3D)多级孔纳米结构因其超高的比表面积、结构层次多样、孔径范围宽而在许多领域备受关注。硼酸盐广泛用于阻燃、荧光、非线性光学、电池和吸附等领域,是一类多功能材料。多孔硼酸盐具有热稳定性好、无毒且价廉和可再生等优点,可用作有机染料废水的处理。而且我国拥有丰富的盐湖硼镁资源,开采利用的意义重大。因此,如何设计和开发廉价的、高性能的、分散性好的新型吸附材料是废水处理的关键所在。然而,3D多级硼酸盐纳米结构的报道却很少,并且合成方法单一,主要是溶剂热法、表面活性剂辅助的水热合成。为了拓宽3D硼酸盐纳米结构制备的新方法,同时充分利用丰富的硼镁资源并深入研究制备条件对形貌、结构及其吸附性能的影响,所以,开展新型硼酸镁多级孔结构材料的制备及其吸附性能研究具有重要的理论意义和应用价值。本文采用无模板水热法、相转化法和热转化法分别制备了 3种硼酸镁2MgO B2O3 H2O、7MgO·2B2O3.7H20和3MgO B2O3多级孔纳米结构材料,通过XRD、TGA、FT-IR、EDS、FESEM和FTEM等手段对其进行了物相和结构表征,分别研究了它们在处理模拟染料废水中的吸附性能。具体内容如下:(1)以Mg(NO3)2·6H20和NH4B5O8·4H20为原料,利用无模板水热可控制备了多级孔2MgO·B2O3·H20(MBO);进行了多组对照实验,考察了硼与镁的配比、温度、溶剂及其配比等条件对2MgO·B203·H20硼酸镁形貌及尺寸大小的影响。通过考察时间对其形貌的影响,并且提出了微球生长的机制。该微球的比表面积为93.64 m2/g,研究了其对刚果红的吸附性能,该结果显示对刚果红(CR)的最大吸附量是183.15 mg/g,吸附过程符合二级动力学和Langmuir等温线。因此,MBO微球可被作为废水处理的一种潜在的吸附剂。(2)以活性MgO、MgC12·6H20和H3BO3为原料,在室温件下结晶得到氯柱硼镁石(CP)前驱体;然后以CP为原料,在水热条件下,可控制备出7MgO·2B2OO3·7H20纳米片构筑的花球状纳米结构。同时考察了原料、溶液浓度、超声、表面活性剂种类以及溶剂等条件对7MgO·2B203.7H20形貌以及尺寸大小的影响。将上述制得的7MgO·2B203·7H20花球置于坩埚中,在700℃条件下焙烧3.5h,通过热转化制得花球状3MgO·B203纳米结构。7MgO·2B203·7H20和3MgO·B203两种硼酸镁多级孔微球的比表面积分别为103.62 m2/g和46.10 m2/g。(3)在表征基础上,进行两种硼酸镁7MgO·2B203·7H20和3MgO·B203多级孔花球对CR模拟废水的吸附动力学、等温曲线、热力学分析及其吸附机制研究。研究结果表明,吸附均满足准二级动力学模型和Langmuir模型;7MgO·2B203·7H20微球比3MgO·B203微球的吸附效果好,其对CR的最大吸附量分别为202.84 mg/g和170.07 mg/g。吸附的热力学实验数据显示,该吸附容易发生且是自发的吸热过程。