二次水热法合成炭微球/铁氧体及其性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dawancha2010
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近年来工业印染废水的排放给人们的生产生活带来了极大危害,因此,对这种环境污染修复问题成为人们目前面临的重要的问题之一。以炭微球为代表的碳质材料因为有着比表面积大、化学稳定性高、无毒无害等优点,常被用作为净水、净化空气的吸附剂。但是因为其粒径小、分散性好,所以难以从水体中分离,会造成二次污染的问题。尖晶石型铁氧体MFe2O4(M=Ni,Co,Zn,Mg等)因为其优秀的磁学性能可以轻松地实现磁分离。并且这种材料有着较好的吸附性能和光催化性能,因此作为一种多功能净水材料引起人们广泛的关注。本文通过二次水热法成功的合成出炭微球/铁氧体复合材料,通过两种材料的协同作用,提高净水能力,并且能够在磁场的作用下分离。通过对比找出水热法制备炭微球的最佳合成条件在反应时间为4 h、反应温度为180℃、葡萄糖溶液浓度为0.5 mol/L时所合成的炭微球粒径较小,尺寸均匀,分散性较好。在未经过任何处理的炭微球悬浊液中加入一定配比的Fe3+和Ni2+,经过二次水热法合成炭微球/NiFe2O4。研究表明比例和时间对产物性能和结构有重要的影响,在反应温度为200℃,反应时间为24 h,葡萄糖与Ni Fe2O4的物质的量之比为20:2时,合成的炭微球/NiFe2O4复合材料吸附性能最高,对浓度为50 mg/L的亚甲基蓝吸附去除率达到96.9%,对复合材料吸附亚甲基蓝的吸附动力学进行研究表明吸附复合准二级动力学模型,属于化学吸附。通过Langmuir吸附等温线研究推导出炭微球/NiFe2O4复合材料对亚甲基蓝吸附的理论最大吸附容量为75.643 mg/g。这种复合材料室温下为亚铁磁性,能够在磁场作用下回收。用同样的方法制备了炭微球/CoFe2O4,炭微球/ZnFe2O4,炭微球/MgFe2O4复合材料。经测试这三种复合材料有着较好的吸附亚甲基蓝的能力,对100 mg/L的亚甲基蓝去除率分别是88.3%、66.2%、82.3%,并且能在磁场作用下磁分离。通过这种简单的方法可以得到炭微球/铁氧体复合材料的原因是由于第一次水热反应合成的炭微球表面包含许多含氧化学键,在未经清洗的条件下,这些化学键直接跟金属离子反应,保证了铁离子与二价金属阳离子可以有效的接触,在高温高压下形成尖晶石型铁氧体并附着在炭微球表面。
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