【摘 要】
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近年来,染料生产、纺织、造纸、皮革等行业大量排放的有机染料废水,造成了全球范围内严重的水污染问题,给人类赖以生存的水环境带来巨大危害。因此有必要开发一种有效技术,在有机染料废水排入自然水体之前对其进行处理。目前,已有多种染料废水处理方法,其中吸附法因其去除效率高,成本低廉,操作简单且无二次污染等显著优势,被认为是处理单一染料最有前景的技术之一。然而,实际废水中通常共存有不同种类的染料,且在电荷和结
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近年来,染料生产、纺织、造纸、皮革等行业大量排放的有机染料废水,造成了全球范围内严重的水污染问题,给人类赖以生存的水环境带来巨大危害。因此有必要开发一种有效技术,在有机染料废水排入自然水体之前对其进行处理。目前,已有多种染料废水处理方法,其中吸附法因其去除效率高,成本低廉,操作简单且无二次污染等显著优势,被认为是处理单一染料最有前景的技术之一。然而,实际废水中通常共存有不同种类的染料,且在电荷和结构上差异很大,通过一步法同时处理包含多种有机染料的废水仍然极具挑战。本文中,以戊二醛为交联剂,通过化学交联法制备得到磁性壳聚糖纳米复合材料(Fe3O4-CS),对吸附剂进行了多种结构表征,还探究了其在单一和混合体系中对甲基橙(MO,一种阴离子染料)和亚甲基蓝(MB,一种阳离子染料)的吸附性能和机理,最后对吸附剂在模拟废水中的实际应用潜力和循环再生性能进行了分析,取得的研究结果如下:(1)通过表征并分析所制备材料的微观形态、晶相结构、官能团、热重,比表面积及孔特性、磁性性能等,证明了Fe3O4-CS纳米复合吸附剂的成功合成。(2)单一污染物溶液中的吸附实验结果表明,Fe3O4-CS可高效吸附MO,拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型可以更好地对吸附过程进行描述,发现对MO的吸附是自发的放热过程,其饱和吸附能力可高达638.6 mg g-1。然而,无论吸附条件(吸附剂用量、溶液p H值、离子强度)如何改变,均未观察到Fe3O4-CS对MB明显的吸附现象。(3)在MO/MB混合染料溶液中,共存的MO可以显著提高Fe3O4-CS对MB的去除效率,其吸附能力与共存MO的浓度成正比。与此同时,Fe3O4-CS对MO的去除几乎不受共存MB的影响,这种结果可能是由于水溶液中的游离MO分子或MO二聚体优先被静电吸附在Fe3O4-CS上,然后被吸附的MO分子通过静电吸引,π-π堆积等机制与MB结合,从而同步协同地去除混合物中的MO和MB。(4)Fe3O4-CS纳米复合材料还具有出色的可重复使用性,在模拟废水中进行三次吸附-解吸循环后的去除效果仍可令人满意。并且,Fe3O4-CS具有良好的磁分离性能,吸附完成后可通过外加磁场进行分离。综上,Fe3O4-CS或可成为处理带有阳离子和阴离子染料的印染废水的一种重要吸附剂,亦为使用结构简单的吸附剂同时处理含有多种污染物的复杂废水提供了重要的理论指导。
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