不同晶型磁性鐵氧化物的制備及其對Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附研究.pdf

1、工業(yè)生產的廢水中重金屬含量較高，直接排入到自然水體中會降低水體水質，帶來一系列環(huán)境問題。在水溶液中，重金屬主要以離子態(tài)存在，容易被水生生物通過食物攝取而進入生物體內，產生生態(tài)毒性效應，甚至威脅到人類健康。因此，去除廢水中重金屬是廢水處理的重要環(huán)節(jié)。
　　在重金屬的處理方法中，吸附法由于操作簡單、成本低廉、處理周期短等特點而被廣泛采用。選擇與合成合適的吸附材料對于重金屬的去除至關重要。其中，水合鐵氧化物由于合成方法簡單、原料廣泛、吸

2、附效果較好等優(yōu)點被廣泛用來去除水中重金屬，缺點在于不易實現分離回收。而磁性鐵氧化物，如Fe3O4和Fe2O3，具有較好地重金屬吸附效果的同時，也能在外加磁場條件下易于分離。因此，合成吸附效果好的磁性鐵氧化物并運用于重金屬的去除，具有重要意義?；诓煌偷拇判澡F氧化物具有不同的理化性質，從而對重金屬的吸附效果各異，本文提出了一種新的磁性鐵氧化物的合成方法，在不同溫度下合成了三種不同晶型的磁性鐵氧化物，并應用于廢水中重金屬的去除，主要研究

3、成果如下:
　　(1)制備了三種不同晶型的磁性鐵氧化物。先通過溶膠-凝膠法合成水合鐵氧化物，烘干，然后置于三種溫度（200、350和500℃）下焙燒2h，研磨后得到三種溫度下的磁性鐵氧化物。運用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外變換光譜儀(FT-IR)等表征手段對材料的表面形態(tài)結構進行表征。結果表明，在焙燒過程中，十二烷基硫酸鈉(SDS)經過焙燒之后被去除，納米顆粒表面粗糙;由XRD圖分

4、析得到，隨著溫度的升高，鐵氧化物由無定型（或非結晶）的Fe3O4轉變?yōu)?α+γ)-Fe2O3，并最終形成高度結晶的α-Fe2O3;同時，材料的比表面積和孔隙容量隨著焙燒溫度的升高而減小;Fe3O4、(α+γ)-Fe2O3和α-Fe2O3的飽和磁化強度分別為69.80、60.10和49.80emu/g，等電點依次為4.0、6.5和7.0。
　　(2)上述三種磁性鐵氧化物對人工模擬的廢水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除。將磁性鐵氧化物作

5、為吸附劑，考察了三種不同晶型的鐵氧化物對Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的等溫吸附、吸附動力學、熱力學等特征。實驗結果表明，無定型的Fe3O4相較于(α+γ)-Fe2O3和α-Fe2O3對Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)表現出更高的吸附容量，對Pb分別為22.83、19.52和15.51mg/g，對Cd分別為7.40、3.50和2.79mg/g。在吸附動力學和熱力學分析中，Freundlich等溫模型和擬二級動力學模型能較好地擬合吸附等溫和吸附隨時間變化過

6、程，其擬合度R2均達到0.99以上，利用粒內擴散模型可將吸附過程分為三個階段:快速吸附階段、吸附減慢階段和吸附平衡階段。X射線光譜儀(XPS)表明了重金屬的去除機理主要包括離子交換、重金屬離子的水解和靜電吸引作用。
　　(3)材料的吸附-解吸再生循環(huán)實驗。利用0.5MNaOH溶液對吸附飽和后的磁性鐵氧化物進行解吸，解吸時間為2h，離子強度為0.01M，溫度為25±2℃。結果表明，經過5次吸附-解吸循環(huán)之后，三種磁性鐵氧化物對Pb(