蟲膠包覆磁性納米吸附劑的合成方法及水中重金屬去除研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給社會帶來利益的同時(shí)也帶來了污染，工業(yè)的快速發(fā)展使成千上萬噸的廢水不斷的從工廠中排出。電鍍、電子、皮革、采礦和冶金、化工、印刷、機(jī)械制造等一些工業(yè)所排放的廢水大多含有大量的重金屬。這些重金屬進(jìn)入水體可以通過飲用水直接進(jìn)入人體和動物體內(nèi)或者通過食用水體中的食物而進(jìn)入體內(nèi)；如進(jìn)入土壤可通過我們種植的食用作物進(jìn)入體內(nèi)，從而危害人體和動物健康。近半個世紀(jì)以來重金屬污染事件頻發(fā)，如大家所熟知的“水俁病”、“痛痛病”；隨著中國近年來工業(yè)的

2、飛速發(fā)展，重金屬污染同樣成為一個困擾中國的事情，媒體多次報(bào)道兒童及村民血鉛超標(biāo)事件及鎘中毒事件。環(huán)境重金屬污染儼然成為一個亟待解決的問題。
　　隨著科技的飛速發(fā)展，納米科技逐漸映入人們眼簾。由于納米材料與普通材料相比呈現(xiàn)出了很多優(yōu)點(diǎn)，諸如表面積大、熔點(diǎn)降低、出現(xiàn)超順磁等等?；谥T多的優(yōu)點(diǎn)納米材料陸續(xù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，這當(dāng)中自然也包括環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。近年來許多研究者利用廉價(jià)的天然礦物和有機(jī)物探索合成高吸附性能的吸附劑，因?yàn)檫@些物

3、質(zhì)天然存在、成本低、易得，且吸附法在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中投入成本相對較低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。利用這些材料通過合適的方法可以合成具有高比表面積、高吸附容量、分離方便的磁性納米吸附劑，如赤鐵礦、褐鐵礦、殼聚糖、羥基磷灰石等。為了進(jìn)一步提高赤鐵礦等磁性納米吸附劑的吸附容量，研究者常利用含有功能性官能團(tuán)的有機(jī)物包覆磁性納米粒子來合成新的吸附劑，這樣能大大增加吸附劑表面的吸附位點(diǎn)，如殼聚糖中含有能和重金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用的羧基、氨基等，因此以磁性納米粒子為

4、載體包覆殼聚糖可獲得一種良好的重金屬納米吸附劑。利用天然礦物和天然有機(jī)物合成新型吸附劑已成為一個熱門研究課題。
　　本論文利用蟲膠包覆磁性鐵氧化物而獲得了一種新型吸附劑--蟲膠包覆磁性納米吸附劑(SCMN)，同時(shí)利用傅里葉轉(zhuǎn)換光譜儀、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線能量色散光譜儀(EDX)、Zeta電位及納粒粒度儀、氮吸附BET比表面積和孔徑分布測試儀、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)等儀器對蟲膠包覆磁性納米吸附劑進(jìn)行物理表征，并對S

5、CMN吸附劑的成本做了預(yù)算；此外，并以鎘離子為例對該吸附劑吸附重金屬離子的可能性進(jìn)行了探索，對可能影響該吸附劑吸附重金屬離子的因素，如pH、接觸時(shí)間、鹽濃度等進(jìn)行了考察，同時(shí)也對吸附劑的脫附及吸附劑在溶液中的穩(wěn)定性進(jìn)行了初步探索。實(shí)驗(yàn)表明蟲膠包覆磁性納米吸附劑能有效去除水中鎘離子，通過實(shí)驗(yàn)大致可以確定SCMN對鎘離子的吸附是化學(xué)吸附和靜電吸引的共同作用；通過透射電鏡圖我們發(fā)現(xiàn)SCMN為核殼結(jié)構(gòu)，表面粗糙，結(jié)合場發(fā)射掃描電鏡圖可知SCMN

6、粒子的粒徑約為20 nm，殼體約5 nm；由XPS分析可知SCMN的主要由Fe、C、O構(gòu)成；SCMN及BMN(單純磁性納米粒子)表面zeta電位隨pH升高而逐漸降低(由正變負(fù))，等電點(diǎn)分別為pH=4.6及pH=5.0；SCMN的BET比表面積為56.95 m2/g；按照當(dāng)前原料成本核算，SCMN的生產(chǎn)價(jià)格為670美元每噸；吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，相關(guān)系數(shù)為R2=0.9994；等溫線數(shù)據(jù)擬合Langmuir模型和Freundlich