纳米Fe_3O_4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明:在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11 nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73.10 emu/g、159.2 A/m和0.41 emu/g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

纳米Fe3O4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明：在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73．10emu／g、159．2A／m和0．41emu／g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

非晶态Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4的制备及对水中五氯苯酚的吸附

以溶剂热法制备了Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂,用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、BET比表面仪、磁强计等分析了结构特性。结果表明,Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂为非晶态,比表面积为426.8 m2/g,饱和磁化强度为10.4 emu/g,且靠外磁场易回收。Co0.5Ni0.5Fe2O4吸附处理水中五氯苯酚时,吸附动力学符合Langergren模型,平衡吸附量为27.87 mg/g;吸附等温线符合Freundlich模型。Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂的吸附量随煅烧温度升高吸附量明显降低,随Ni含量的增加先增加后平稳趋势。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

溶液环境对纳米Fe_2O_3/水界面NOM吸附过程中疏水效应的影响

以腐殖酸和纳米Fe2O3为对象,着重研究了腐殖酸分子在纳米Fe2O3表面的吸附过程中的疏水效应,借助红外光谱和热重等分析方法研究了腐殖酸吸附前后的疏水性随溶液环境变化的规律。结果表明,当离子强度为0、0.005、0.01和0.05 mol/kg,pH从7变到12时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着pH的升高先减小后增大。当pH从7升高到10时,亲水性降低,疏水性增强;当pH从10升高到12时,亲水性增强,疏水性降低。当离子强度为0.001 mol/kg,pH从7变到12时,复合体的热失重量随着pH的升高而减小,亲水性降低,疏水性增强。当pH为定值,离子强度变化时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着离子强度的增加不断变化,曲线呈现出波动趋势,亲、疏水性在交替变化。红外光谱分析结果说明,对纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的亲疏水性起主要影响的官能团可能是亲水性的羟基—OH、羰基CO和疏水性的CH2烷烃。     

磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

溶液环境对纳米Fe2O3/水界面NOM吸附过程中疏水效应的影响

以腐殖酸和纳米Fe2O3为对象,着重研究了腐殖酸分子在纳米Fe2O3表面的吸附过程中的疏水效应,借助红外光谱和热重等分析方法研究了腐殖酸吸附前后的疏水性随溶液环境变化的规律。结果表明,当离子强度为0、0.005、0.01和0.05 mol/kg,pH从7变到12时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着pH的升高先减小后增大。当pH从7升高到10时,亲水性降低,疏水性增强;当pH从10升高到12时,亲水性增强,疏水性降低。当离子强度为0.001 mol/kg,pH从7变到12时,复合体的热失重量随着pH的升高而减小,亲水性降低,疏水性增强。当pH为定值,离子强度变化时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着离子强度的增加不断变化,曲线呈现出波动趋势,亲、疏水性在交替变化。红外光谱分析结果说明,对纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的亲疏水性起主要影响的官能团可能是亲水性的羟基—OH、羰基CO和疏水性的CH2烷烃。     

腐殖酸还原Fe(Ⅲ)的影响因素研究

研究了腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)反应的影响因素,以及腐殖酸对赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和钢渣4种含Fe(Ⅲ)矿物的还原作用,探讨了腐殖酸还原溶解Fe(Ⅲ)的反应机制.结果表明,腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)的反应符合零级动力学方程.增加腐殖酸或溶解性Fe(Ⅲ)浓度、降低pH或使用可见光照射均能促进反应进行.腐殖酸能直接还原含Fe(Ⅲ)矿物生成溶解性Fe(Ⅱ),对不同含Fe(Ⅲ)矿物的还原效果依次为针铁矿>赤铁矿>磁铁矿>钢渣.红外光谱分析表明,腐殖酸含有的还原性官能团酚羟基和羧基与溶解性Fe(Ⅲ)络合在一起形成稳定的螯合结构,传递电子给溶解性Fe(Ⅲ).溶解性Fe(Ⅲ)得到电子,生成溶解性Fe(Ⅱ).     

腐殖酸对生物炭吸附四环素的影响

以猪粪为原料,分别在300℃和700℃条件下制备猪粪生物炭(以下简称生物炭)。采用静态吸附实验,研究生物炭对四环素的吸附性能以及腐殖酸对生物炭吸附四环素的影响。结果表明:生物炭对四环素的吸附过程符合准二级动力学方程(R~20.99)。Langmuir和Freundlich方程都能很好地描述等温吸附过程(R~20.96)。最大吸附量随着热解温度的升高而增加,700℃条件下制备的生物炭吸附量最大,达到7.96mg/g。溶液pH影响吸附过程,pH为3.5~7.5时,生物炭对四环素的平衡吸附量较大。腐殖酸能缩短吸附平衡时间,使其由36.0h提前至18.0h。随着溶液中腐殖酸浓度的增加,300℃条件下制备的生物炭对四环素的平衡吸附量表现出增加的趋势,而700℃条件下制备的生物炭对四环素的平衡吸附量表现出减少的趋势。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明:在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。