磁性介孔碳復(fù)合材料的合成及其在水體污染修復(fù)中的應(yīng)用.pdf

1、本研究圍繞介孔碳復(fù)合材料處理水體重金屬和有機(jī)污染物而進(jìn)行。具體是基于介孔碳優(yōu)秀的吸附能力和磁性納米粒子突出的磁性分離能力而制備出一系列磁性介孔碳復(fù)合材料，后用于處理水體重金屬和有機(jī)污染物。論文主要圍繞磁性載鐵介孔碳吸附還原水體 Cr(VI)、氮雜化磁性介孔碳同時(shí)吸附去除 Pb(II)和苯酚污染物以及聚苯胺化的磁性介孔碳修復(fù)含 Cr(VI)廢水三個(gè)研究方向而開展，同時(shí)也深入探討了磁性介孔碳復(fù)合材料處理水體污染物的機(jī)理。
　　論文第二

2、章首先利用傳統(tǒng)水熱合成法制備出介孔硅 SBA-15模板，后結(jié)合硬模板法和納米共澆鑄技術(shù)制備出磁性載鐵有序介孔碳(Fe/CMK-3)，并應(yīng)用于去除水體中Cr(VI)。隨后利用SEM、TEM和N2吸脫附技術(shù)研究了該材料的形貌、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。在 Cr(VI)處理研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e/CMK-3對(duì)污染物具有高效的去除能力，并且去除能力受溶液pH影響不大，其最佳吸附條件為 pH5.0；動(dòng)力學(xué)研究表明與偽一階動(dòng)力學(xué)模型相比，偽二階動(dòng)力學(xué)能更好地?cái)M合吸

3、附數(shù)據(jù)；同時(shí)，基于Langmuir等溫吸附模型吸附劑對(duì)Cr(VI)的最大吸附量為256.84mg/g；多元陰離子(SO42-和PO43-)由于具有和Cr(VI)相似的結(jié)構(gòu)，將輕微抑制吸附劑對(duì)Cr(VI)的去除；此外，F(xiàn)e/CMK-3具有很好的再生能力，在七次吸脫附循環(huán)后對(duì)Cr(VI)的去除能力仍能達(dá)到70％左右。在研究該材料與 Cr(VI)的反應(yīng)機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，在吸附后的Fe/CMK-3表面存在 Cr(III)，表明 Fe/CMK-3對(duì)Cr

4、(VI)的去除是一個(gè)吸附還原協(xié)同作用的過程?；谝陨戏治隹芍狙芯恐苽涞腇e/CMK-3能高效去除水體Cr(VI)，這為含鉻廢水的處理提供了一個(gè)好的選擇。
　　論文第三章是以磁性有序介孔碳為載體，苯胺為氮源，在高溫、惰性氣體條件下制備出一種新型的氮雜化磁性介孔碳(N-Fe/OMC)，相應(yīng)的表征手段發(fā)現(xiàn)，磁性成分主要是γ-Fe2O3、Fe3O4和α-Fe納米粒子，其大小為14nm左右，同時(shí)該介孔碳復(fù)合材料表面石墨化加劇，其酸堿穩(wěn)定

5、性和分散性能都得到明顯提高。相比未經(jīng)改性的介孔碳和磁性介孔碳，N-Fe/OMC對(duì)Pb(II)和苯酚兩種污染物的吸附速率更快、吸附容量更大，而在雙元吸附研究中發(fā)現(xiàn)，由于Pb(II)和苯酚相互的螯合作用，添加低濃度的這兩種污染物將輕微促進(jìn)它們的吸附，而高濃度的苯酚將抑制 Pb(II)的去除，但高濃度的Pb(II)對(duì)苯酚吸附無明顯影響。在堿性條件下，N-Fe/OMC對(duì)Pb(II)的吸附效果更好，且其吸附效率與溶液離子強(qiáng)度大小有關(guān)；而苯酚吸附更

6、適合在偏中性條件下進(jìn)行，離子強(qiáng)度幾乎不影響它的去除。熱力學(xué)研究表明 Pb(II)吸附是一個(gè)吸熱、自發(fā)的過程，而苯酚吸附是放熱過程。此外，以NaOH和丙酮為洗脫劑，吸附 Pb(II)和苯酚后的N-Fe/OMC仍能夠再生并在重新用于這兩種污染物的去除時(shí)，仍具有很高的吸附容量。上述情況表明，N-Fe/OMC在去除水體Pb(II)和苯酚污染方面具有很好的實(shí)用價(jià)值。
　　論文第四章利用合成的聚苯胺化的磁性介孔碳(PANI-Fe/OMC)吸附

7、還原去除水體 Cr(VI)。TEM，F(xiàn)TIR和XPS等若干物理化學(xué)技術(shù)證實(shí)磁性鐵納米粒子和氨基官能團(tuán)被成功的引入介孔碳中。在 Cr(VI)吸附實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，本研究制備的吸附劑在去除水體 Cr(VI)方面分別是未經(jīng)修飾的介孔硅 SBA-15和磁性介孔碳Fe/OMC的10倍和2倍。pH研究表明該吸附劑更適合在酸性條件下進(jìn)行，在pH2.0時(shí)，PANI-Fe/OMC對(duì)Cr(VI)去除量為172.33mg/g。再生研究發(fā)現(xiàn)在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，PANI-F