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目前,随着工业的发展和人类的活动,地表水和地下水中的重金属污染越来越严重,铬和镍是两种具有代表性的重金属污染物。吸附法因其操作简单,吸附效率高,运行成本低,被广泛应用于重金属废水的处理中去,吸附剂是决定吸附效率的最关键因素。相较于其他传统吸附剂材料,磁性纳米材料比表面积大,且回收方便,对重金属离子的吸附效果较好。壳聚糖作为一种极具潜力、应用广泛的吸收剂,因其生物相容性、环境友好性、抑菌抗菌、被人和生物体内降解等特点,被广泛的用于环保领域尤其是处理含重金属污废水。本文通过合成铁酸镍纳米微粒(NF),并将其负载壳聚糖,制备出壳聚糖负载铁酸镍纳米微粒(CNF),比较了CNF与NF对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附性能,探讨了不同反应条件对吸附效果的影响,通过吸附动力学和吸附等温线分析进一步探讨了反应机理。具体研究内容及相关结论如下:(1)通过水热法制备了NF和CNF,利用SEM、EDS、XRD、FTIR等表征手段分析了NF和CNF的表面特性。结果表明,NF表面光滑,呈微球状,主要元素组成为Fe、Ni和O;CNF表面粗糙,有丰富的孔隙结构,有利于提高其吸附量。CNF较好的保存了NF与壳聚糖的原有结构,材料较稳定。CNF的FTIR光谱中出现了596 cm-1处的Fe-O,2865 cm-1处的C=H和1080、710cm-1处的N-H等官能团的特征峰伸缩振动,表明CNF已经合成,其表面丰富的有机官能团有利于和重金属发生螯合反应。(2)CNF和NF对Cr(Ⅵ)的吸附分别需要120 min和240 min达到吸附平衡,对Ni(Ⅱ)的吸附分别需要180 min和240 min达到平衡状态。与NF相比,在相同的反应条件下,CNF对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附量更大,说明NF与壳聚糖复合后有效提升了其吸附性能。当pH=2时,NF和CNF对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,吸附量分别为6.08和15.21 mg/g;当pH=8时,NF和CNF对Ni(Ⅱ)的吸附效果最好,吸附量分别为16.11和22.34 mg/g。吸附等温线分析结果表明,Langmuir模型能更好的拟合CNF对Cr(Ⅵ)的吸附过程(R2=0.9685),Freundlich模型则能更好的拟合CNF对Ni(Ⅱ)的吸附过程(R2=0.9878)。吸附动力学表明,准二级动力学模型能最好的拟合CNF对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附过程,R2分别为0.9885和0.9902。(3)在CNF吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的后,进一步利用SEM、EDS、XRD、FTIR等表征手段分析材料的表面特性。SEM分析结果表明,吸附反应后的CNF表面变得粗糙;EDS分析表明,CNF表面新出现了Cr和Ni元素,说明Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)已经被吸附在材料表面。FTIR分析结果表明,吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)后的CNF出现了786cm-1处的Cr-O特征峰和2332cm-1处的的Ni-O特征峰,说明了CNF中的部分基团可能与Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)发生了反应,反映出CNF对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)的吸附去除作用。(4)解吸附实验表明,NaOH溶液对吸附Cr(Ⅵ)后的CNF解吸附效果最好,HCl溶液对吸附Ni(Ⅱ)后的CNF解吸效果最好。CNF经过5次解吸附-循环再吸附后仍能对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的去除率仍能保持在80%以上,表明CNF具有良好的循环利用性。