氧化铁基磁性微球的制备及其吸附性能的研究

作     者：路禄 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李嘉

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：MgFe2O4/γ-Fe2O3 Fe3O4@MgAl-LDH 吸附 刚果红 米诺环素 

摘      要：近年来,吸附方法已成功应用于废水、废气的处理方面,受到了广大研究学者的青睐。具有大比表面积分级多孔结构的材料一直是吸附剂的最佳选择。其中生物材料广泛存在于自然界中,价格便宜,具有天然多孔结构,这种天然的孔结构在处理后的煅烧过程中可以保持下来,不会被破坏。此外水滑石(LDH)具有比表面积较高、热稳定性良好、层间阴离子可交换等性能,可以作为吸附剂从而被人们广泛使用。然而这两类材料同样存在使用后难回收的问题。所以我们将氧化铁引入到这两类材料中,得到的吸附剂不仅具有大比表面积分级多孔的结构,而且还具有磁性和良好的吸附性能。具体内容总结如下:1、采用松花粉为生物模板,制备γ-FeO磁性微球,然后以γ-FeO为载体分散在Mg前驱体溶液中,用水热法合成MgFeO/γ-FeO。通过SEM、TEM、IR、XRD、Raman、比表面积等分析测试手段,对MgFeO/γ-FeO的微观形貌结构、物理性能进行表征,并研究了MgFeO/γ-FeO对刚果红溶液和米诺环素溶液的吸附性能。SEM照片显示,MgFeO/γ-FeO基本保持了原花粉的微观形貌。XRD、IR、Raman等分析表明,MgFeO/γ-FeO已成功合成。MgFeO/γ-FeO比γ-FeO具有更高的比表面积和更大的孔体积。对MgFeO/γ-FeO和γ-FeO进行了刚果红(CR)和米诺环素(MC)的吸附动力学实验和吸附等温实验。吸附实验表明,制备的磁性微球显示出优异的吸附性能,最大吸附量分别达到了259.1 mg/g和200.8 mg/g,吸附刚果红溶液和米诺环素溶液的吸附动力学和吸附等温的过程都符合伪二级动力学模型和Langmuir模型,并且吸附过程都是自发的吸热反应,吸附完的试样可以用甲醇或氢氧化钠进行再生,并且可以很容易的从溶液中进行磁性分离。刚果红的吸附机理是氢键形成和静电吸引综合作用的结果,米诺环素的吸附机理是化学吸附。2、用溶剂热法制备FeO磁性微球,然后以FeO为载体用共沉淀法合成了FeO@MgAl-LDH磁性微球。通过SEM、TEM、IR、XRD、比表面积等分析测试手段,对材料的微观形貌结构、物理性能进行表征,并研究了它们对刚果红溶液的吸附性能。XRD、IR等分析表明,FeO@MgAl-LDH磁性微球已成功合成。SEM照片显示,MgAl-LDH的ab面垂直/倾斜/平行生长在FeO磁性微球上,形成了一种3D开放型的结构。对FeO、MgAl-LDH和FeO@MgAl-LDH这三种吸附剂进行了刚果红的吸附动力学实验和吸附等温实验。吸附实验表明,制备的FeO@MgAl-LDH磁性微球显示出优异的吸附性能,最大吸附量达到了813.0 mg/g。吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir模型,并且吸附过程都是自发的吸热反应,试样可以用甲醇进行重复性实验,并且可以很容易的从溶液中进行磁性分离回收利用。刚果红的吸附机理是静电吸引和阴离子交换综合作用的结果。因此,合成的氧化铁基磁性微球是一种绿色、高效、可快速回收的吸附剂。