Fe3O4@SiO2-殼聚糖納米復合材料的制備、表征及對銅離子的吸附研究.pdf

1、近年來重金屬污染問題日益突出，水環(huán)境中的重金屬殘留濃度持續(xù)升高，具有易積累、毒性大、難降解等特點。微量的重金屬即可構成毒害效應，通過沉淀、吸附和食物鏈的放大作用，對水生生物和人類健康構成威脅。傳統(tǒng)的重金屬處理工藝存在成本高、易產生二次污染等問題，因而新型磁性納米吸附劑為實現高效、低成本的水處理提供了新的途徑，有較為廣闊的應用前景。
　　本文采用共沉淀法合成了 Fe3O4納米材料，使用 SiO2對其進行包覆，合成了Fe3O4@SiO

2、2納米材料。以戊二醛為交聯(lián)劑，交聯(lián)殼聚糖(CTS)與Fe3O4@SiO2納米材料，成功制備了Fe3O4@SiO2-CTS納米復合材料，并對其進行了結構和外貌表征，研究了其對水中銅離子的吸附行為。實驗的主要結論如下：
　　制備合成了Fe3O4、Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2-CTS納米復合材料，采用X射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)對其進行了表征，研究結果如下：（1）XR

3、D分析表明合成的納米復合材料結晶較好，具有反尖晶石型面心立方結構；（2）TEM分析表明Fe3O4@SiO2-CTS納米復合材料具有較為明顯的核殼結構，結構較為松散，尺寸大約在8nm-22 nm之間；（3）FT-IR分析表明SiO2已經成功包覆在Fe3O4納米材料的表面，殼聚糖通過戊二醛的交聯(lián)作用較好地連結在Fe3O4@SiO2上，合成的Fe3O4@SiO2-CTS納米復合材料含有大量-OH、-NH2等活性基團。
　　以Fe3O4和

4、Fe3O4@SiO2納米材料作為對照，考察了Fe3O4@SiO2-CTS的投加量、溶液pH值、吸附時間和溫度對銅離子吸附性能的影響，并進行了吸附動力學、熱力學分析以及復合材料的再生回用性能評價。研究結果表明：（1）吸附劑的最佳投加量為12 mg/L；（2）在pH2.0-6.0范圍內，吸附劑對Cu2+的吸附量隨溶液pH的增大而增加，吸附反應的最佳pH為6.0；（3）吸附動力學結果顯示，反應在30 min左右達到吸附平衡；Fe3O4對 Cu

5、2+的吸附過程符合準一級吸附動力學模型，Fe3O4@SiO2和 Fe3O4@SiO2-CTS對 Cu2+的吸附過程符合準二級吸附動力學模型，以化學吸附為主；（4）吸附等溫線表明，Fe3O4對 Cu2+的吸附過程較為符合 Freundlich模型，Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2-CTS對Cu2+的吸附過程更加符合Langmuir模型，為單分子層吸附；在298 K下，Fe3O4@SiO2-CTS對Cu2+的最大吸附量為154.8