本文關(guān)鍵詞：PSSMA修飾磁性納米材料的制備及其對陽離子染料的吸附性能

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【摘要】：隨著紡織印染,皮革,塑料,化妝品等行業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)廢水大量排出,對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染,威脅著人類和自然界動植物的生存。尤其是近年來,隨著染料工業(yè)的發(fā)展,染料的穩(wěn)定性得到提高,染料中含大量難以降解的有機物。因此,如何有效地處理這些染料廢水是目前亟待解決的一個重要問題。本研究通過一步溶劑熱法合成了一系列不同聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來酸)鈉鹽(PSSMA)接枝量的磁性納米簇(MCNCs)和磁性還原氧化石墨烯納米材料(PSSMA/M-r GO),考察了其對陽離子型有機染料的吸附性能。1.通過一步溶劑熱法合成了不同PSSMA接枝量的磁性納米晶簇(MCNCs),通過紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重分析儀(TGA)、振動磁強計(VSM)、χ-射線衍射儀(XRD)、氮氣吸附-脫附儀、動態(tài)光散射儀(DLS)等對MCNCs進行了表征。另外,我們還以亞甲基藍(MB)為模型有機污染物染料,系統(tǒng)地研究了溶液p H、離子強度、吸附時間、MB初始濃度對MCNCs吸附性能的影響。結(jié)果表明,PSSMA修飾的磁性納米簇能將快速、高效地去除水溶液中MB。且PSSMA的接枝量對MCNCs的吸附能力具有重要的影響。當PSSMA用量為0.5 g時,吸附劑對MB的吸附能力為最佳,其最大吸附容量為52.22 mg/g,該吸附過程符合準二級動力學模型和Langmuir等溫吸附模型。2.將具有豐富負電荷基團的PSSMA( COO-和 SO3-),巨大比表面積的氧化石墨烯(GO)以及良好磁響應(yīng)性的Fe3O4納米粒子相結(jié)合,通過溶劑熱法合成了PSSMA修飾磁性還原氧化石墨烯(PSSMA/M-r GO),并將其用于三種陽離子型染料,堿性品紅(BF),結(jié)晶紫(CV),MB的吸附劑。通過FT-IR、紫外光譜(UV-vis)、SEM、TEM、TGA、XRD、VSM、DLS、N2吸附-脫附技術(shù)等儀器對PSSMA/M-r GO進行了充分表征。系統(tǒng)研究了PSSMA/M-r GO和表面未引入PSSMA的M-r GO在不同條件下(溶液p H、吸附時間、染料初始濃度對三種染料的吸附性能。結(jié)果表明,M-r GO表面PSSMA的引入可顯著提高其對三種陽離子染料的吸附能力。這是由于PSSMA/M-r GO表面帶有大量負電荷( COO-和 SO3-基團),它們能與陽離子型染料分子通過靜電作用相結(jié)合。在M-r GO表面接枝PSSMA后,其對三種染料的最大吸附量(qe,max)分別為從171.6 mg/g增加到了589.5 mg/g(BF),123.4 mg/g增加到379.8 mg/g(CV),87.9 mg/g增加到269.0 mg/g(MB)。PSSMA/M-r GO和M-r GO對三種染料的吸附均符合準二級動力學模型和Langmuir模型。此外,PSSMA/M-r GO對BF、CV和MB混合染料溶液也表現(xiàn)出了較高的去除率。使用2.0%Na OH乙醇溶液可對染料吸附飽和后的PSSMA/M-r GO進行有效再生;并且再生后的PSSMA/M-r GO可通過外加磁場作用實現(xiàn)回收再利用。此外,PSSMA/M-r GO經(jīng)五次重復使用后,對染料的去除率仍然高于80%,表明本文開發(fā)的吸附劑具有較好的再生性能。本研究制備的兩種磁性納米吸附劑不僅對陽離子型染料具有較高的去除率,而且成本低,且可重復利用,在有機污染物吸附去除方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：磁性納米粒子 磁性石墨烯 聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來酸)鈉鹽 功能化 吸附 陽離子型染料 電荷作用
【學位授予單位】：西南民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X788;O647.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-27
• 1.1 工業(yè)廢水中有機染料的危害及處理方法10-12
• 1.1.1 有機染料污染的危害10
• 1.1.2 有機染料的種類10-11
• 1.1.3 有機染料廢水的處理方法11-12
• 1.2 磁性納米材料的研究進展12-19
• 1.2.1 磁性納米材料的概述12
• 1.2.2 磁性Fe_3O_4納米粒子的合成方法12-14
• 1.2.3 磁性Fe_3O_4納米粒子的表面功能化14-17
• 1.2.4 磁性Fe_3O_4納米粒子的應(yīng)用17-19
• 1.3 石墨烯及氧化石墨烯的概述19-21
• 1.3.1 石墨烯的概況19
• 1.3.2 氧化石墨烯的簡介19-21
• 1.4 功能化氧化石墨烯對染料廢水的吸附研究21-22
• 1.5 本課題的選題意義及研究內(nèi)容22-23
• 1.5.1 研究目的22
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容22-23
• 參考文獻23-27
• 2. PSSMA修飾磁性納米晶簇的制備及其對MB的吸附性能27-48
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實驗部分28-31
• 2.2.1 實驗試劑及儀器28-29
• 2.2.2 PSSMA修飾的磁性納米簇的制備29
• 2.2.3 MCNCs對MB的吸附和解吸29-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-44
• 2.3.1 磁性納米簇的合成與表征31-37
• 2.3.2 PSSMA的用量對MB吸附的影響37
• 2.3.3 溶液離子強度對吸附的影響37-38
• 2.3.4 溶液的pH值對吸附性能的影響38-39
• 2.3.5 吸附時間對吸附性能的影響39
• 2.3.6 初始染料濃度對吸附性能的影響39-40
• 2.3.7 吸附動力學研究40-41
• 2.3.8 吸附模的研究41-43
• 2.3.9 循環(huán)實驗研究43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻45-48
• 3. PSSMA修飾磁性氧化石墨烯的制備及其對陽離子染料的吸附性能48-73
• 3.1 引言48-49
• 3.2 實驗部分49-52
• 3.2.1 實驗試劑及儀器49-50
• 3.2.2 PSSMA修飾的磁性還原氧化石墨烯的制備50
• 3.2.3 PSSMA修飾磁性還原氧化石墨烯對陽離子染料的吸附50-52
• 3.3 結(jié)果與討論52-69
• 3.3.1 磁性還原氧化石墨烯的合成與表征52-58
• 3.3.2 PSSMA/M-rGO對陽離子染料的吸附性能研究58-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 參考文獻70-73
• 4. 結(jié)論73-74
• 攻讀碩士期間的研究成果74-75
• 致謝75-76

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