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水,生命之源。然而,水污染问题持续存在,水环境前景令人堪忧。随着工业的发展,污染物的种类层出不穷,来源遍布四方,危害巨大。因此,从水体中去除污染物具有十分重要的现实意义。在众多的水处理方法中,吸附法因其成本低、操作简便及实用性强等备受青睐。然而,目前吸附法仍存在不足之处,如吸附时间长、吸附效果一般及吸附剂难以回收等,需要对此进行改进。以水热法制备了水滑石(Layered Double Hydroxide,LDH)和磁性水滑石/纳米洋葱碳复合材料(LDH/MCNOs),并将其进行焙烧以获得焙烧产物CLDH(Calcined LDH)和CLDH/MCNOs(Calcined LDH/MCNOs);采用各种表征方法对其进行测试以分析其微观形貌和结构特性,通过静态吸附法研究其对刚果红染料废水(Congo Red,CR)和含氟水(Fluorine,F-)的吸附效果。主要内容如下:(1)采用水热法制备了Mg-Al-CO3 LDH,并利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、比表面积测定(BET)、傅里叶转换红外光谱(Fourier-transform infrared spectroscopy,FTIR)及热重分析(TG-DSC)等手段对其结构特性进行表征;通过静态吸附法研究了吸附方式、超声功率、CR初始浓度等因素对LDH吸附CR的影响,借助SEM、BET、FTIR及Zeta电位等表征手段探究了超声辅助吸附机理,及采用热再生法对LDH进行再生。结果表明,所制备的LDH呈片层状,其晶形完整,比表面积为98.63 m2/g。超声方式下LDH对CR的吸附效果最好,其最佳超声功率为180 W,吸附饱和浓度为200 mg/L,吸附时间为2 h,吸附率为90.79%,吸附量为934.43 mg/g。此外,LDH对CR的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,且该过程为有序的自发的放热反应。超声辅助吸附的主要优势是缩短了吸附时间,增强了LDH对CR的吸附效果,而LDH对CR的吸附则主要是通过静电作用和离子交换作用实现。经过三次吸附—再生循环后LDH对CR的吸附率降至60%左右。(2)通过水热法合成了磁性LDH/MCNOs复合材料,并对其结构进行了相关表征分析如SEM、XRD、BET、FTIR、TG-DSC及VSM(振动样品磁强计)等;利用吸附实验考察了CR初始浓度对LDH/MCNOs吸附CR的影响,借助Zeta电位分析了LDH/MCNOs对CR的吸附机理,及采用了XRD探究了LDH/MCNOs的再生性能。结果表明,LDH和MCNOs是以物理方式复合为LDH/MCNOs,其比表面积为77.22 m2/g,饱和磁化强度为70.52 emu/g。LDH/MCNOs对CR的吸附饱和浓度为100 mg/L,相对应的吸附率为90.44%,但其最大吸附量为591.15 mg/g,此吸附过程符合准二级动力学模型。LDH/MCNOs可在吸附完成后实现快速固液分离从而回收再利用,其吸附—再生循环次数可多达六次,且在前五次的循环中吸附率一直保持为99%。(3)通过正交试验确定CLDH/MCNOs的最佳焙烧条件及其所应用的最佳F-浓度,并采用SEM、XRD、BET、FTIR和VSM等表征手段对其进行结构分析,探究了吸附剂CLDH和CLDH/MCNOs对F-的吸附机理及其再生性能。结果表明,CLDH/MCNOs的最佳焙烧条件为焙烧温度550°C,焙烧时间2 h;其适宜处理初始浓度为10 mg/L的F-溶液,吸附率可达53.82%,吸附量为28.24 mg/g。CLDH和CLDH/MCNOs同呈无定型絮状结构,均为介孔材料,比表面积分别为208.31 m2/g和104.95 m2/g,CLDH/MCNOs的饱和磁化强度为1.10 emu/g。CLDH和CLDH/MCNOs对F-的吸附主要是通过LDH自身结构的记忆效应实现。经过三次吸附—再生循环后CLDH和CLDH/MCNOs对F-的吸附率分别降至24.80%和18.97%。由此可见,所制备的吸附剂材料可有效吸附处理刚果红染料废水和含氟水,且超声辅助吸附方式是一种高效的水处理技术,为实际应用提供了一定的理论依据。