摘要：

当前,大量含有氟离子和有机染料的工业废水释放到环境中,严重危害了人类的健康.吸附法由于其工艺简单,处理量大,成本低,是目前较为理想的废水处理方法.磁性介孔材料,具有较大的比表面积和孔容,并且可轻易地利用外加磁场进行分离回收,可作为一种良好的吸附材料应用到废水处理体系中.本文的内容涉及到介孔γ-Fe_2O_3纳米粒子和介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3复合粒子的制备,表征及其吸附性能的研究,并得到了较好的结果. 首先,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用热分解法合成了介孔γ-Fe_2O_3,并使用X射线衍射(XRD),磁性测定(VSM),N2吸附—脱附(BET法),热重分析(TG),红外光谱(IR),透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等手段对其进行了表征.结果显示,随着模板剂用量的增加,介孔γ-Fe_2O_3的磁性减小,比表面积增大,平均粒径在20～30nm之间. 其次,研究了介孔γ-Fe_2O_3对氟离子,刚果红和橙黄Ⅱ的吸附性能:(1)介孔γ-Fe_2O_3对氟离子的吸附速率符合拟二级动力学模型,并且介孔γ-Fe_2O_3对氟离子的吸附率随其比表面积的增加而增加,表明吸附剂的比表面积大小是影响氟离子吸附容量的最主要因素.当溶液的pH=3时,介孔γ-Fe_2O_3对氟离子的吸附率最大.介孔γ-Fe_2O_3的比表面为149.8m~3/g时,对氟离子的最大吸附量为9.0mg/g.介孔γ-Fe_2O_3对氟离子的吸附可用Langmuir等温方程来描述,且吸附剂可多次重复利用.(2)介孔γ-Fe_2O_3对橙黄Ⅱ的吸附对Freundlich和Langmuir等温方程都表现出较好的拟合度,由Langmuir等温吸附方程计算得极限吸附量为61.7mg/g.当溶液的pH值2.5～8.7时,介孔γ-Fe_2O_3对橙黄Ⅱ的吸附量由18.0mg/g急剧下降至0.8mg/g,说明其吸附受pH值的影响.(3)介孔γ-Fe_2O_3对刚果红的极限吸附量为17.2mg/g,其吸附受pH的影响不大.介孔γ-Fe_2O_3对刚果红的吸附主要以van der Waals力为主. 最后,以自制的介孔TiO_2和γ-Fe_2O_3粉体为原料,采用简单易行的固相法合成了介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3复合纳米粒子,并研究了介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3对刚果红的吸附性能.VSM结果显示,介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3的最大饱和磁化强度为22.8emu/g.N_2吸附—脱附测试表明,介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3的最可几孔径为3.4nm,比表面积为86.3m~2/g,是介孔TiO_2比表面积的1/2.介孔TiO_2/γ-Fe_2O_3对刚果红的吸附速率符合拟二级动力学模型,其最大吸附量为126.6mg/g.刚果红溶液pH值从2.5增加到9.8时,吸附率从99.98%减少到3.4%,说明其吸附受溶液pH值的影响较大.

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