功能化磁性微球的制备及吸附性能研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:gzlongzhijian
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四氧化三铁磁性纳米粒子具有高矫顽力、超顺磁性、宽频带强吸收和低居里温度等一些独特的性能,因此它在物理、化学领域具有广泛的应用,如磁制冷材料方面的应用、隐身吸波材料的应用以及磁记录材料方面的应用等。因而功能化纳米磁性材料的制备和研究是当下全球的研究热点之一。壳聚糖分子链中含有大量的活性基团-NH2、-OH,能够很好的吸附水中的金属离子、腐殖酸类物质等,可实现对水中可溶性污染物的脱除,常用作水处理剂原料,但是壳聚糖吸附后难以快速有效的与水体进行分离,使其在应用上受到了限制。本论文以壳聚糖和Fe3O4为原料制备的功能化壳聚糖磁性微球,具有利用简单的磁场分离方法就可将吸附染料与金属离子后的壳聚糖磁性微球与基质分离的优点。本论文(1)成功制备粒径在500nm左右的磁性小球的方法为:分别用油酸、柠檬酸、正硅酸四乙酯(TEOS)修饰Fe3O4表面,使得四氧化三铁表面具有大量的活性基团,之后将TEOS修饰Fe3O4与经4-氯苯基异氰酸酯改性的壳聚糖通过六亚甲基双异氰酸酯(HDI)连接,制得功能化壳聚糖磁性微球:Fe3O4@SiO2-壳聚糖磁性微球,并采用红外光谱仪、扫描电镜及透射电镜仪等对所得各种磁性微球进行了表征。(2)研究壳聚糖改性剂对罗丹明B、亚甲基蓝、铜离子、镍离子以及镉离子的吸附特性,考察了不同影响因子如吸附时间、pH值、离子的初始浓度和吸附剂用量,考察了其吸附动力学及吸附热力学,研究发现壳聚糖磁性小球对罗丹明B、亚甲基蓝、铜离子、镍离子以及镉离子最大吸附容量(mg/g)分别为:罗丹明B 1.497、亚甲基蓝7.008、Cu2+101.1、Ni2+7.314、Cr3+288.6。(3)纤维素与壳聚糖具有相似的结构,采用与(1)中相同的方法制备了功能化纤维素磁性微球,并考察了其对铜离子的吸附性能,讨论其吸附动力学模型,研究结果表明:所得磁性微球平均粒径520nm左右、分散性好,对Cu2+吸附在30min内达到平衡,在吸附剂用量为0.1g,Cu2+浓度为0.02mol/L,pH=5时,吸附量可达到55.46mg/g,吸附等温数据既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。
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