论文部分内容阅读
本文采用改良共沉淀法制备磁性纳米粒子,然后用硅烷偶联剂KH550对磁性纳米粒子进行表面改性,得到KH550改性磁性纳米粒子,最后将KH550改性磁性纳米粒子与苯胺和3,5-二氨基苯甲酸单体进行化学氧化接枝共聚,制备磁性改性聚苯胺吸附剂,采用UV/Vis、TEM、SEM、FTIR和XRD等表征手段表征磁性纳米粒子、KH550改性磁性纳米粒子和磁性改性聚苯胺吸附剂的结构和形貌,研究三种物质的磁性能,探讨聚合反应参数和吸附条件对磁性改性聚苯胺吸附剂重金属离子和染料吸附性能的影响,研究了磁性改性聚苯胺吸附剂重金属离子和染料的吸附热力学和吸附动力学,主要研究结果如下:（1）TEM表明制备的磁性纳米粒子和KH550改性磁性纳米粒子粒径均为15-25 nm,具有不规则颗粒形状。与未改性磁性纳米粒子相比较,KH550改性磁性纳米粒子的团聚现象有所降低。SEM表明磁性改性聚苯胺吸附剂表面粗糙不平整,具有大小不均的微孔。（2）磁性纳米粒子的饱和磁化强度达到67.8 emu/g,KH550改性磁性纳米粒子饱和磁化强度较高（57.7 emu/g）,磁性改性聚苯胺吸附剂仍然具有一定的磁响应性能（10.2 emu/g）。磁性纳米粒子、KH550改性磁性纳米粒子和磁性改性聚苯胺吸附剂的剩磁和矫顽力均趋于零。磁性纳米粒子分散液和KH550改性磁性纳米粒子分散液均具有丁达尔现象。（3）FTIR表明制备的磁性改性聚苯胺吸附剂具有目标结构。XRD衍射谱图表明聚苯胺基体为非晶态结构,KH550改性磁性纳米粒子与苯胺及3,5-二氨基苯甲酸的化学氧化接枝共聚,并没有改变磁性纳米粒子的晶型和结构。（4）当氧化剂过硫酸铵用量为1.6:1、KH550改性磁性纳米粒子用量为10%、苯胺/3,5-二氨基苯甲酸质量比为7:3、单体浓度为10%和植酸用量为2mL时,磁性改性聚苯胺吸附剂重金属铅离子吸附容量分别达到最大值。当氧化剂过硫酸铵用量为1.6:1、KH550改性磁性纳米粒子用量为10%、苯胺/3,5-二氨基苯甲酸质量比为7:3、单体浓度为12.5%和植酸用量为2.5mL时,磁性改性聚苯胺吸附剂亚甲基蓝染料吸附容量分别达到最大值。当氧化剂过硫酸铵用量为1.6:1、KH550改性磁性纳米粒子用量为10%、苯胺/3,5-二氨基苯甲酸质量比为8:2、单体浓度为10%和植酸用量为2mL时,磁性改性聚苯胺吸附剂甲基橙染料吸附容量分别达到最大值。（5）随着pH的增大,磁性改性聚苯胺吸附剂重金属离子Ni2+、Pb2+、Cd2+吸附容量先增后降,亚甲基蓝的吸附容量不断增大,但甲基橙的吸附容量却逐渐降低。重金属离子及阴阳离子染料的吸附过程均呈现吸附初期吸附较快、然后趋缓直至达到吸附平衡的趋势。升高温度会降低重金属离子以及甲基橙的吸附容量但会增大亚甲基蓝的吸附容量。随着重金属离子和染料初始浓度的增大,重金属离子和染料的吸附容量均呈现不断增大但增幅趋缓的趋势。（6）磁性改性聚苯胺吸附剂重金属离子的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,亚甲基蓝的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,甲基橙吸附过程符合Langmuir等温吸附模型以及准二级动力学方程。（7）经过5次循环再生利用后,磁性改性聚苯胺吸附剂吸附铅离子和亚甲基蓝吸附容量分别为第一次吸附容量的84%和82%,铅离子和亚甲基蓝的解吸率分别高于94%和93%,表明磁性改性聚苯胺吸附剂具有较好的解吸性能和循环再生利用性能。