磁性纳米粒子对溶液中重金属离子吸附性能研究.doc
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磁性纳米粒子对溶液中重金属离子吸附性能研究,2.7万字46页 原创作品，已通过查重系统目录第一章绪论11.1水污染现状11.2重金属和染料的危害及处理方法21.2.1重金属污染的危害21.2.2染料污染的危害21.2.3重金属和染料污水的处理技术31.3常用的吸附材料31.3.1碳类吸附剂41.3.2天然矿物吸附剂51....
内容介绍
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磁性纳米粒子对溶液中重金属离子吸附性能研究
2.7万字 46页 原创作品，已通过查重系统
目 录
第一章 绪论 1
1.1 水污染现状 1
1.2 重金属和染料的危害及处理方法 2
1.2.1 重金属污染的危害 2
1.2.2 染料污染的危害 2
1.2.3 重金属和染料污水的处理技术 3
1.3 常用的吸附材料 3
1.3.1 碳类吸附剂 4
1.3.2 天然矿物吸附剂 5
1.3.3 天然高分子吸附剂 7
1.3.4 磁性纳米吸附材料 8
1.4 磁性纳米粒子的合成方法与应用 10
1.4.1 磁性纳米粒子的合成方法 10
1.4.2 磁性纳米粒子的表面修饰方法 11
1.4.3 磁性纳米粒子的应用 12
1.5 吸附性能的影响因素 13
1.5.1 吸附剂用量对吸附的影响 13
1.5.2 体系初始浓度对重金属离子吸附效果的影响 13
1.5.3 吸附时间对重金属离子去除率的影响 13
1.5.4 溶液pH对吸附的影响 14
1.5.5 吸附温度对吸附的影响 14
1.5.6 其它因素 14
1.6 吸附机理及吸附模型 15
1.6.1 吸附机理 15
1.6.2 吸附模型 15
1.7 本研究的主要内容与意义 18
第二章 磁性纳米粒子的合成与吸附实验 19
2.1 实验药品与仪器 19
2.1.1 实验试剂 19
2.1.2 实验仪器 19
2.2 合成实验 20
2.2.1 原理 20
2.2.2 工艺 20
2.2.3 吸附剂的制备 20
2.3 吸附实验 21
2.4 实验表征方法 23
2.4.1 合成实验的表征 23
2.4.2 吸附实验的表征 24
第三章 合成与吸附实验结果的分析与研究 25
3.1 磁性纳米粒子的表征 25
3.1.1 XRD测试 25
3.1.2 扫描电子显微镜分析 26
3.1.3 磁性分析 26
3.2 吸附实验结果与分析 27
3.2.1 溶液pH对吸附的影响 27
3.2.2 吸附剂量对吸附的影响 28
3.2.3 时间对吸附的影响——吸附动力学研究 29
3.2.4 温度对吸附的影响——吸附热力学研究 31
3.2.5 初始浓度对吸附的影响——吸附等温线研究 32
3.3 本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
摘要 重金属污染问题已经成为目前危害水资源的首要问题之一，例如铜(Cu)、铅(Pb)、镍(Ni)和汞(Hg)等，这些重金属元素因某些工业企业不经处理非法排放以及居民生活用水排放导致的。目前治理水污染的方法众多，其中吸附法是一种经典方法，具有速度快、效率高、易操作和适应性强等特点。吸附剂一般有较大的比表面积，适宜的孔径大小和表面结构，能够高效的从气体或液体中吸附某些成分。吸附剂种类众多，而磁性纳米粒子是一种吸附性能高、可再生、环境友好的新型的吸附材料，具有可高效回收、价格低廉、使用方便的优势。本文研究制备了一种磁性Fe3O4纳米颗粒并初步考察了其对溶液中金属铅的吸附性能。具体研究结果如下：首先，采用水热法合成磁性Fe3O4纳米粒子。以FeCl3R26;6H2O和FeCl2R26;4H2O为铁源，通过超声辅助制备粒径均一的四氧化三铁磁性纳米颗粒，采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对Fe3O4磁性纳米粒子的结构和性能进行表征。结果显示，制备得的纳米粒子分布均匀，具有较强的磁响应性，能够通过外加磁场迅速的从水中分离。其次，研究了磁性Fe3O4纳米材料对水中Pb2+的吸附性能。着重考察了溶液pH、吸附剂质量、吸附时间、吸附温度、初始浓度对吸附效果的影响，并研究了吸附动力学、热力学和吸附等温线。研究结果表明，本文所制备的磁性纳米材料具有较高的吸附量，最大吸附量为38.05mg/g。是一种能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。本文的整个研究对工业废水以及日常饮用水中重金属元素的吸附工作有着一定的意义。
关键词：磁性纳米粒子；Fe3O4；重金属离子；Pb2+；吸附
2.7万字 46页 原创作品，已通过查重系统
目 录
第一章 绪论 1
1.1 水污染现状 1
1.2 重金属和染料的危害及处理方法 2
1.2.1 重金属污染的危害 2
1.2.2 染料污染的危害 2
1.2.3 重金属和染料污水的处理技术 3
1.3 常用的吸附材料 3
1.3.1 碳类吸附剂 4
1.3.2 天然矿物吸附剂 5
1.3.3 天然高分子吸附剂 7
1.3.4 磁性纳米吸附材料 8
1.4 磁性纳米粒子的合成方法与应用 10
1.4.1 磁性纳米粒子的合成方法 10
1.4.2 磁性纳米粒子的表面修饰方法 11
1.4.3 磁性纳米粒子的应用 12
1.5 吸附性能的影响因素 13
1.5.1 吸附剂用量对吸附的影响 13
1.5.2 体系初始浓度对重金属离子吸附效果的影响 13
1.5.3 吸附时间对重金属离子去除率的影响 13
1.5.4 溶液pH对吸附的影响 14
1.5.5 吸附温度对吸附的影响 14
1.5.6 其它因素 14
1.6 吸附机理及吸附模型 15
1.6.1 吸附机理 15
1.6.2 吸附模型 15
1.7 本研究的主要内容与意义 18
第二章 磁性纳米粒子的合成与吸附实验 19
2.1 实验药品与仪器 19
2.1.1 实验试剂 19
2.1.2 实验仪器 19
2.2 合成实验 20
2.2.1 原理 20
2.2.2 工艺 20
2.2.3 吸附剂的制备 20
2.3 吸附实验 21
2.4 实验表征方法 23
2.4.1 合成实验的表征 23
2.4.2 吸附实验的表征 24
第三章 合成与吸附实验结果的分析与研究 25
3.1 磁性纳米粒子的表征 25
3.1.1 XRD测试 25
3.1.2 扫描电子显微镜分析 26
3.1.3 磁性分析 26
3.2 吸附实验结果与分析 27
3.2.1 溶液pH对吸附的影响 27
3.2.2 吸附剂量对吸附的影响 28
3.2.3 时间对吸附的影响——吸附动力学研究 29
3.2.4 温度对吸附的影响——吸附热力学研究 31
3.2.5 初始浓度对吸附的影响——吸附等温线研究 32
3.3 本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
摘要 重金属污染问题已经成为目前危害水资源的首要问题之一，例如铜(Cu)、铅(Pb)、镍(Ni)和汞(Hg)等，这些重金属元素因某些工业企业不经处理非法排放以及居民生活用水排放导致的。目前治理水污染的方法众多，其中吸附法是一种经典方法，具有速度快、效率高、易操作和适应性强等特点。吸附剂一般有较大的比表面积，适宜的孔径大小和表面结构，能够高效的从气体或液体中吸附某些成分。吸附剂种类众多，而磁性纳米粒子是一种吸附性能高、可再生、环境友好的新型的吸附材料，具有可高效回收、价格低廉、使用方便的优势。本文研究制备了一种磁性Fe3O4纳米颗粒并初步考察了其对溶液中金属铅的吸附性能。具体研究结果如下：首先，采用水热法合成磁性Fe3O4纳米粒子。以FeCl3R26;6H2O和FeCl2R26;4H2O为铁源，通过超声辅助制备粒径均一的四氧化三铁磁性纳米颗粒，采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对Fe3O4磁性纳米粒子的结构和性能进行表征。结果显示，制备得的纳米粒子分布均匀，具有较强的磁响应性，能够通过外加磁场迅速的从水中分离。其次，研究了磁性Fe3O4纳米材料对水中Pb2+的吸附性能。着重考察了溶液pH、吸附剂质量、吸附时间、吸附温度、初始浓度对吸附效果的影响，并研究了吸附动力学、热力学和吸附等温线。研究结果表明，本文所制备的磁性纳米材料具有较高的吸附量，最大吸附量为38.05mg/g。是一种能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。本文的整个研究对工业废水以及日常饮用水中重金属元素的吸附工作有着一定的意义。
关键词：磁性纳米粒子；Fe3O4；重金属离子；Pb2+；吸附
