鎳鐵復(fù)合磁性納米材料的制備及其在污水處理中的應(yīng)用研究

【摘要】：與傳統(tǒng)納米吸附劑相比,磁性納米材料作為一種新型的吸附材料,具有超強(qiáng)磁分離特性,在外磁場(chǎng)的作用下易從廢水中分離回收,且脫附過(guò)程簡(jiǎn)單,可循環(huán)使用,而且表面帶有功能基團(tuán)修飾的磁性納米顆粒在污水處理領(lǐng)域中更具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文采用水熱還原法,以硫酸亞鐵和氯化鎳為原料,檸檬酸三鈉為配位劑,水合肼為還原劑,在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成了一系列鎳鐵雙金屬顆粒及鎳納米顆粒,通過(guò)改變反應(yīng)物中鎳鐵摩爾比、反應(yīng)時(shí)間、溫度以及pH值等實(shí)現(xiàn)對(duì)所得磁性鎳鐵產(chǎn)品組成、形貌、結(jié)構(gòu)以及磁學(xué)性能的調(diào)控作用,并通過(guò)XRD、VSM、SEM、TG-DTA對(duì)其進(jìn)行了表征。采用硅酸鈉碳酸化分解法在磁性核表面包覆二氧化硅層制得具有核殼結(jié)構(gòu)的磁性納米復(fù)合顆粒,并通過(guò)各種檢測(cè)手段對(duì)該類磁性復(fù)合材料進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn),包覆二氧化硅后的磁性納米顆粒大小均一,分散均勻,且抗氧化性能明顯優(yōu)于未復(fù)合二氧化硅的顆粒。本文將所得磁性合金顆粒以及復(fù)合磁性顆粒應(yīng)用于水處理領(lǐng)域,采用吸附柱吸附法考察了溶液初始濃度、吸附劑用量、不同組成顆粒等因素對(duì)Ni2+吸附效果的影響。研究發(fā)現(xiàn),磁性納米吸附劑對(duì)Ni2+的去除率隨著初始濃度的增加、吸附劑用量的增大和包覆層二氧化硅層厚度的增加而增大,吸附劑顆粒在弱酸條件可以進(jìn)行脫附和重復(fù)利用,而且對(duì)Ni2+的吸附效果比較穩(wěn)定。采用攪拌吸附法研究了磁性吸附劑對(duì)有機(jī)物(羅丹明B)以及重金屬離子(Ni2+)的吸附動(dòng)力學(xué)及吸附熱力學(xué),研究發(fā)現(xiàn),吸附過(guò)程均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Freundlich等溫模型,說(shuō)明吸附過(guò)程主要受化學(xué)吸附控制。攪拌吸附法對(duì)Ni2+的吸附效果更好,當(dāng)初始濃度為160mg·L-1時(shí),其平衡吸附量為44.9640mg·g-1。 【關(guān)鍵詞】：鎳鐵磁性納米材料 二氧化硅 吸附 鎳離子 羅丹明B
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ424
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 磁性材料11-12
• 1.3 磁性納米材料12-14
• 1.3.1 磁性納米材料分類12-13
• 1.3.2 磁性材料的主要磁特性13-14
• 1.4 Fe系納米磁性材料的液相制備方法14-19
• 1.4.1 沉淀法15
• 1.4.2 微乳液法15-16
• 1.4.3 液相還原法16-18
• 1.4.4 熱分解法18
• 1.4.5 溶膠-凝膠法18
• 1.4.6 超聲化學(xué)法18-19
• 1.5 磁性納米材料的應(yīng)用19-22
• 1.5.1 在磁記錄、通訊及計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用19
• 1.5.2 在催化中的應(yīng)用19-20
• 1.5.3 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用20
• 1.5.4 在軍事方面的應(yīng)用20-21
• 1.5.5 在廢水處理中的應(yīng)用21-22
• 1.6 SiO_2包覆磁性納米復(fù)合粒子的制備及應(yīng)用22-23
• 1.7 本論文的研究?jī)?nèi)容與意義23-24
• 第2章 鎳鐵磁性納米顆粒的制備及表征24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 鎳鐵磁性納米顆粒的制備原理24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)所需試劑及儀器設(shè)備24-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)步驟25
• 2.5 鎳鐵納米顆粒的表征25-26
• 2.6 純納米Ni顆粒的表征26-29
• 2.6.1 XRD表征26-27
• 2.6.2 SEM表征27-28
• 2.6.3 VSM表征28-29
• 2.7 鎳鐵磁性納米合金的調(diào)控29-36
• 2.7.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ni_3Fe納米合金結(jié)構(gòu)的影響29-30
• 2.7.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ni_3Fe納米合金磁性的影響30-31
• 2.7.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ni_3Fe納米合金熱穩(wěn)定性的影響31
• 2.7.4 配位劑用量對(duì)Ni_3Fe納米合金形貌的影響31-34
• 2.7.5 鎳鐵起始比對(duì)鎳鐵性能的調(diào)控34-36
• 2.8 本章小結(jié)36-38
• 第3章 鎳鐵復(fù)合磁性材料的制備及表征38-45
• 3.1 引言38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)所需試劑及儀器設(shè)備38-39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)步驟39
• 3.4 鎳鐵復(fù)合磁性納米顆粒的表征39
• 3.5 結(jié)果與討論39-44
• 3.5.1 XRD表征39-40
• 3.5.2 SEM表征40-42
• 3.5.3 VSM表征42-43
• 3.5.4 TG表征43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 磁性納米材料在污水處理中的應(yīng)用45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)所需試劑和設(shè)備45-46
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法46
• 4.3.1 吸附柱吸附法46
• 4.3.2 攪拌吸附法46
• 4.4 Ni_3Fe對(duì)羅丹明B的吸附46-51
• 4.4.1 羅丹明B標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制46
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟46-47
• 4.4.3 Ni_3Fe吸附羅丹明B的動(dòng)力學(xué)模型47-49
• 4.4.4 Ni_3Fe吸附羅丹明B的熱力學(xué)模型49-51
• 4.5 吸附柱法對(duì)鎳離子的吸附研究51-55
• 4.5.1 鎳離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制51-52
• 4.5.2 各因素對(duì)鎳離子吸附的影響52-53
• 4.5.3 吸附劑Ni_9Fe@SiO_2的脫附53-54
• 4.5.4 吸附劑Ni_9Fe@SiO_2的重復(fù)利用54-55
• 4.6 攪拌法對(duì)鎳離子的吸附研究55-60
• 4.6.1 Ni_9Fe@SiO_2吸附鎳離子的動(dòng)力學(xué)模型55-58
• 4.6.2 Ni_9Fe@SiO_2吸附鎳離子的熱力學(xué)模型58-60
• 4.7 本章小結(jié)60-62
• 第5章 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67

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