納米磁性顆粒Fe3O4用于吸附水相中酸性紅73及其機(jī)理研究.pdf

1、酸性紅73染料廢水的處理越來(lái)越受到人們關(guān)注，酸性紅73是一種可持久性污染物，很難從環(huán)境體系中去除，而且如果處理不當(dāng)可能會(huì)造成“二次污染”，給環(huán)境帶來(lái)更嚴(yán)重的污染。對(duì)于染料廢水，吸附法是一種快速有效地進(jìn)行脫色的方法。而Fe3O4可作為一種磁性吸附劑，它不僅能實(shí)現(xiàn)快速吸附脫色的效果，而且也能快速地從染料廢水中分離出來(lái)，從而回收吸附后的納米磁粉Fe3O4，能夠有效地使磁粉Fe3O4不會(huì)隨著廢水而流失，這是一種實(shí)用的、經(jīng)濟(jì)的水處理方法。在吸附過(guò)

2、程中，磁粉Fe3O4與廢液之間的吸附主要是外表面的直接接觸的表面物理吸附，較少的吸附質(zhì)分子需要向吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散，因此，吸附質(zhì)與吸附劑之間的吸附阻力較小，當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑相接觸時(shí)，吸附劑就會(huì)迅速地將吸附質(zhì)分子吸附在其表面，而磁粉Fe3O4在外加磁場(chǎng)的作用下被迅速分離。
　　本實(shí)驗(yàn)中以酸洗廢液制備的納米磁粉Fe3O4作為吸附劑，并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和吸附動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)的分析探討其對(duì)酸性紅73的表面吸附的吸附機(jī)理。通過(guò)XRD對(duì)磁粉Fe3O4

3、的表面進(jìn)行測(cè)試，研究納米磁粉Fe3O4在很短的時(shí)間內(nèi)吸附處理含偶氮染料廢水的原因和磁粉Fe3O4能夠快速分離的可行性。實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論如下:
　　(1).納米磁粉Fe3O4在20 min內(nèi)對(duì)酸性紅73的吸附達(dá)到平衡，初始濃度為125mg/L時(shí)，平衡吸附量為28.0 mg/L，且隨著水溫的升高，納米磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73的吸附能力也逐漸降低，而溶液的pH在5～6之間時(shí)，納米磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73的吸附效果達(dá)到最佳。因此，在酸性

4、紅73溶液的吸附過(guò)程中，吸附時(shí)間、水溫和水溶液pH都需要有一定的控制。
　　(2).等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，納米磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73的吸附行為符合Langmuir等溫吸附規(guī)律。qm在溫度為303K時(shí)能高達(dá)40.1 mg/g，且在Freundlich方程中，n值均大于1，表明了磁粉對(duì)酸性紅73的吸附屬于優(yōu)惠吸附。根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析，由于△G＜0，△H＜0和△S＜0，得出納米磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73的吸附是放熱的、熵減的自發(fā)的吸

5、附過(guò)程。
　　(3).利用不同吸附動(dòng)力學(xué)方程對(duì)酸性紅73在納米磁粉Fe3O4表面上的吸附過(guò)程進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示該吸附過(guò)程符合拉格朗日假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.9998以上。由Arrhenius方程lnK=lnA-Ea/RT，計(jì)算得出反應(yīng)活化能Ea為49.05 kJ/mol。
　　(4).通過(guò)磁粉吸附前后的XRD分析，得出磁粉與廢液之間的吸附主要是外表面的直接接觸的表面物理吸附，較少的吸附質(zhì)分子需要向吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散