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腐殖酸(HA)是动植物残骸通过一系列化学和生物作用产生的有机聚合物,其广泛存在于土壤和各种水环境中。水中HA的存在可以引起一系列环境和健康问题。因此如何高效去除水中的HA引起了人们的广泛关注。胺基化磁性纳米材料作为吸附剂对水中的HA有良好的吸附效果。本论文以实验室合成的Fe3O4@SiO2-PANI和Fe3O4@SiO2-PEI为吸附剂,研究其对水中的HA的去除效果,以及各种因素对吸附效果的影响,如吸附温度、HA初始浓度、吸附时间、溶液pH、盐离子浓度等。通过对吸附剂表征分析及吸附实验数据进行相关拟合,得到如下结论:Fe3O4@SiO2–PANI对HA的吸附:(1)Fe3O4@SiO2–PANI以Fe3O4为核,SiO2为壳,Fe3O4@SiO2表面已成功嫁接了PANI、Fe3O4、Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2–PANI平均粒径大约为10.3nm、15.3nm和21.6nm。对Fe3O4改性并未改变Fe3O4的晶型结构,合成的Fe3O4@SiO2–PANI磁性纳米粒子具有超顺磁性,能够很容易的与吸附质分离。(2)Fe3O4@SiO2–PANI对HA具有优越的吸附性能。吸附中PANI起到了至关重要的作用,实验条件下,Fe3O4@SiO2–PANI对HA的最大吸附量为36.52mg/g,且在700~800min内基本达到吸附平衡。Fe3O4@SiO2–PANI对HA的吸附等温线可用Langmuir方程模拟,吸附属于单层吸附,吸附为有利吸附,吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附速率随HA初始浓度的增大而降低。(3)实验条件下,随着pH的增大,Fe3O4@SiO2–PANI对HA的吸附量逐渐减少;溶液中盐离子对吸附的影响大小顺序为:Ca2+﹥K+≈Na+,Ca2+的存在对吸附起到了很大的促进作用。(4)对Fe3O4@SiO2–PANI吸附剂脱附再生5次,对HA的吸附量基本保持稳定,说明Fe3O4@SiO2–PANI吸附剂具有很高的吸附特性,吸附材料具有良好的循环再生性。(5)通过对Fe3O4@SiO2–PANI吸附HA前后的XPS进行分析比较可知,Fe3O4@SiO2–PANI吸附HA是通过Fe3O4@SiO2–PANI上PANI的氨基和亚胺基质子化后与HA分子的羧基和酚羟基发生作用进行的。Fe3O4@SiO2–PEI对HA的吸附:(1)通过TEM、XRD、FTIR等手段对Fe3O4@SiO2-PEI进行表征分析可知,PEI已成功包覆在Fe3O4@SiO2表面,粒径大约为20nm,且Fe3O4的晶型结构未发生改变。 Fe3O4@SiO2-PEI具有超顺磁性。(2)实验条件下,PEI分子量为600、1800合成的Fe3O4@SiO2-PEI对HA的最大吸附量分别为132.59mg/g和50.42mg/g。Fe3O4@SiO2-PEI对HA分子的吸附等温线可以用Freundlich等温方程进行模拟,吸附属于非均质吸附,动力学方程可以用拟二级动力学方程进行模拟,吸附速率随着HA初始浓度的升高而降低。(3)随着溶液pH的增加,Fe3O4@SiO2-PEI对HA分子的吸附量逐渐减少,盐离子浓度对吸附有促进作用,影响大小顺序为:Ca2+﹥K+≈Na+。