羧甲基壳磁性石的制备及对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)离子的吸性研究

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目前常用的吸剂分离手段主要有离心分离、膜分离和磁分离,但他们普遍存在处理方法复杂、耗时、耗能等。研发出具有吸性、易分离、可循环利用的吸剂对于处理实污水具有要意义。蒙脱石是一种储丰富、加工成本低且具有吸性能的天然矿物,在属污水治域有较大的应用潜力。而羧甲基壳聚糖作为一种絮凝剂,能够促进吸剂的聚沉,实现低成本的快速分离,同时其结构中含有多种官能团,也能提对属离子的吸能力。为此,本论文通过溶剂热法、等离子体表修和优化制备工艺,制备了吸性能优异且易分离的羧甲基壳聚糖磁性蒙脱石复合材料(CMC-M@MH)。联合使用多种现代化表征手段对复合材料的表形貌、结构、组成等物理化学性质进行了深入研究;探究了CMC-M@MH去污水中Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的潜在应用。结论如下:(1)SEM、EDS、XRD、XPS、FT-IR等表征结果表明:通过溶剂热法和等离子体技术,羧甲基壳聚糖磁性蒙脱石复合材料(CMC-M@MH)被成功制备。(2)CMC-M@MH具有超磁性,能够在外界加磁力作用下迅速脱离水体;同时,该复合材料还具有良好的沉能力,可通过自身力作用快速、效的与水体分离。上述操作,增大了材料粒径,使得材料具有快速沉的优异性能。(3)复合羧甲基壳聚糖,能够提升M@MH对属离子的吸性能。Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)在CMC-M@MH上的吸率分别提了33.13%和39.48%。羧甲基壳聚糖结构中的-OH、-NH-和-COOH可以有效增多材料对属离子的结合位点,进而提升吸性能。(4)CMC-M@MH对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸性能与固液混合体系的作用介质相关,其中溶液H值的影响最为显著。CMC-M@MH对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)具有快速效的吸行为,仅2 h即可达到平衡。同时,Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸过程可用准二级动力学模型描述,符合La g i等温吸方程。热力学分析表明,Pb(Ⅱ)在CMCM@MH上吸为放热反应;而Ni(Ⅱ)的吸过程为吸热反应。
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