首页 > 学术论文

镍铁复合磁性纳米材料的制备及其在污水处理中的应用研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:47:57
热度:

镍铁复合磁性纳米材料的制备及其在污水处理中的应用研究【摘要】:与传统纳米吸附剂相比,磁性纳米材料作为一种新型的吸附材料,具有超强磁分离特性,在外磁场的作用下易从废水中分离回收,且脱

【摘要】:与传统纳米吸附剂相比,磁性纳米材料作为一种新型的吸附材料,具有超强磁分离特性,在外磁场的作用下易从废水中分离回收,且脱附过程简单,可循环使用,而且表面带有功能基团修饰的磁性纳米颗粒在污水处理领域中更具有独特的优势。本文采用水热还原法,以硫酸亚铁和氯化镍为原料,柠檬酸三钠为配位剂,水合肼为还原剂,在氮气保护下合成了一系列镍铁双金属颗粒及镍纳米颗粒,通过改变反应物中镍铁摩尔比、反应时间、温度以及pH值等实现对所得磁性镍铁产品组成、形貌、结构以及磁学性能的调控作用,并通过XRD、VSM、SEM、TG-DTA对其进行了表征。采用硅酸钠碳酸化分解法在磁性核表面包覆二氧化硅层制得具有核壳结构的磁性纳米复合颗粒,并通过各种检测手段对该类磁性复合材料进行了表征。研究发现,包覆二氧化硅后的磁性纳米颗粒大小均一,分散均匀,且抗氧化性能明显优于未复合二氧化硅的颗粒。本文将所得磁性合金颗粒以及复合磁性颗粒应用于水处理领域,采用吸附柱吸附法考察了溶液初始浓度、吸附剂用量、不同组成颗粒等因素对Ni2+吸附效果的影响。研究发现,磁性纳米吸附剂对Ni2+的去除率随着初始浓度的增加、吸附剂用量的增大和包覆层二氧化硅层厚度的增加而增大,吸附剂颗粒在弱酸条件可以进行脱附和重复利用,而且对Ni2+的吸附效果比较稳定。采用搅拌吸附法研究了磁性吸附剂对有机物(罗丹明B)以及重金属离子(Ni2+)的吸附动力学及吸附热力学,研究发现,吸附过程均符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型,说明吸附过程主要受化学吸附控制。搅拌吸附法对Ni2+的吸附效果更好,当初始浓度为160mg·L-1时,其平衡吸附量为44.9640mg·g-1。 【关键词】:镍铁磁性纳米材料 二氧化硅 吸附 镍离子 罗丹明B
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB383.1;TQ424
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-24
  • 1.1 引言11
  • 1.2 磁性材料11-12
  • 1.3 磁性纳米材料12-14
  • 1.3.1 磁性纳米材料分类12-13
  • 1.3.2 磁性材料的主要磁特性13-14
  • 1.4 Fe系纳米磁性材料的液相制备方法14-19
  • 1.4.1 沉淀法15
  • 1.4.2 微乳液法15-16
  • 1.4.3 液相还原法16-18
  • 1.4.4 热分解法18
  • 1.4.5 溶胶-凝胶法18
  • 1.4.6 超声化学法18-19
  • 1.5 磁性纳米材料的应用19-22
  • 1.5.1 在磁记录、通讯及计算机中的应用19
  • 1.5.2 在催化中的应用19-20
  • 1.5.3 在生物医学领域的应用20
  • 1.5.4 在军事方面的应用20-21
  • 1.5.5 在废水处理中的应用21-22
  • 1.6 SiO_2包覆磁性纳米复合粒子的制备及应用22-23
  • 1.7 本论文的研究内容与意义23-24
  • 第2章 镍铁磁性纳米颗粒的制备及表征24-38
  • 2.1 引言24
  • 2.2 镍铁磁性纳米颗粒的制备原理24
  • 2.3 实验所需试剂及仪器设备24-25
  • 2.4 实验步骤25
  • 2.5 镍铁纳米颗粒的表征25-26
  • 2.6 纯纳米Ni颗粒的表征26-29
  • 2.6.1 XRD表征26-27
  • 2.6.2 SEM表征27-28
  • 2.6.3 VSM表征28-29
  • 2.7 镍铁磁性纳米合金的调控29-36
  • 2.7.1 反应时间对Ni_3Fe纳米合金结构的影响29-30
  • 2.7.2 反应时间对Ni_3Fe纳米合金磁性的影响30-31
  • 2.7.3 反应时间对Ni_3Fe纳米合金热稳定性的影响31
  • 2.7.4 配位剂用量对Ni_3Fe纳米合金形貌的影响31-34
  • 2.7.5 镍铁起始比对镍铁性能的调控34-36
  • 2.8 本章小结36-38
  • 第3章 镍铁复合磁性材料的制备及表征38-45
  • 3.1 引言38
  • 3.2 实验所需试剂及仪器设备38-39
  • 3.3 实验步骤39
  • 3.4 镍铁复合磁性纳米颗粒的表征39
  • 3.5 结果与讨论39-44
  • 3.5.1 XRD表征39-40
  • 3.5.2 SEM表征40-42
  • 3.5.3 VSM表征42-43
  • 3.5.4 TG表征43-44
  • 3.6 本章小结44-45
  • 第4章 磁性纳米材料在污水处理中的应用45-62
  • 4.1 引言45
  • 4.2 实验所需试剂和设备45-46
  • 4.3 实验方法46
  • 4.3.1 吸附柱吸附法46
  • 4.3.2 搅拌吸附法46
  • 4.4 Ni_3Fe对罗丹明B的吸附46-51
  • 4.4.1 罗丹明B标准曲线的绘制46
  • 4.4.2 实验步骤46-47
  • 4.4.3 Ni_3Fe吸附罗丹明B的动力学模型47-49
  • 4.4.4 Ni_3Fe吸附罗丹明B的热力学模型49-51
  • 4.5 吸附柱法对镍离子的吸附研究51-55
  • 4.5.1 镍离子标准曲线的绘制51-52
  • 4.5.2 各因素对镍离子吸附的影响52-53
  • 4.5.3 吸附剂Ni_9Fe@SiO_2的脱附53-54
  • 4.5.4 吸附剂Ni_9Fe@SiO_2的重复利用54-55
  • 4.6 搅拌法对镍离子的吸附研究55-60
  • 4.6.1 Ni_9Fe@SiO_2吸附镍离子的动力学模型55-58
  • 4.6.2 Ni_9Fe@SiO_2吸附镍离子的热力学模型58-60
  • 4.7 本章小结60-62
  • 第5章 结论62-64
  • 参考文献64-67
  • 致谢67


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

磁性纳米材料的制备及其在军事上的应用    江强;周细应;

磁性纳米材料在样品前处理中的应用进展    刘苗;杜卓;李攻科;

书刊征订    

生物医用磁性纳米材料与器件    

磁性纳米材料在生物医学领域的应用    陈功;殷珺;

磁性纳米材料的制备及应用新进展    程敬泉;高政;周晓霞;张兆志;

高分子磁性纳米材料的制备、性质及应用    李志强;陈志明;

磁性纳米材料在分离及催化中的应用    鲁新环;夏清华;

磁性纳米材料的发展及应用    操迎梅;

磁性纳米材料在生物医学领域展现好前景    

两亲性磁性纳米材料的制备及其在深度脱硫中的应用    刘沛;崔新爱;胡道道;

磁性纳米材料的化学控制合成    侯仰龙;

各向异性磁性纳米材料的控制合成及其电化学性能研究    曾瑶;侯仰龙;

四氧化三铁磁性纳米材料具有辣根过氧化物酶活性    高利增;庄洁;聂棱;张锦彬;张宇;顾宁;王太宏;杨东玲;冯静;Sarah Perrett;阎锡蕴;

磁性纳米材料的控制合成及其潜在应用探索研究    侯仰龙;

磁性纳米材料的化学设计、控制合成及其潜在应用    侯仰龙;

基于磁性纳米材料的肿瘤治疗研究    刘毅敏;赵先英;杨旭;王祥智;赵华文;

磁性纳米材料在重金属离子分离及检测中的应用    颜雪;韩三阳;张雪姣;姚建林;袁亚仙;顾仁敖;

多功能磁性纳米材料的化学设计、控制合成及其潜在应用探索研究    郝瑞;吴佳佳;余靓;杨策;侯仰龙;

表面分子印迹核壳磁性纳米材料的制备与分析应用研究    刘吉众;黄嫣嫣;刘国诠;赵睿;

肿瘤早期诊断造影剂研究获进展    阳光

功能化磁性纳米材料的制备及其固定化酶的研究    王建芝

Mn、Ni掺杂的Fe_3C磁性纳米材料研究及应用    王晓白

磁性纳米材料的合成、组装及应用    洪霞

磁性纳米材料的控制合成和物性研究    张海涛

新型磁性纳米材料的设计合成及固定化脂肪酶研究    朱浩

磁性纳米材料的合成及磁场诱导组装    熊鹰

硼酸功能化磁性材料的制备及其对目标糖蛋白的分离和富集    张希浩

新型磁性纳米材料和介孔氧化硅材料的设计合成及应用研究    汤慧利

中草药中重金属检测方法研究    孟丽芬

基于磁性纳米材料的藻毒降解酶mlrA固定与性质检验    白柳

磁性功能材料在药物负载及分析中的应用研究    朱娜

磁性纳米材料过氧化物模拟酶特性及其应用研究    施云

磁性纳米材料固定阿魏酸酯酶及其酶学性质研究    和富明

针对汞、镉重金属离子的螯合吸附剂分子的合成及其应用性研究    邢苗

新型磁性纳米材料在环境样品分析中的应用研究    黄丹妮

纳米多孔模板和一维磁性纳米材料的制备与研究    唐中开

螯合法固定伴刀豆球蛋白磁性糖蛋白富集材料    董丽萍

磁性纳米材料在水体痕量有机污染物分析中的应用研究    孔巧玲