镍铁氧体复合材料的制备及其吸附性能研究

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近年来,水体污染越来越严重,染料废水已成为主要的水体污染源。吸附法是最常用的一种染料废水处理技术,它效率高、成本低、操作简单,但传统的吸附剂存在再生成本高、难以回收、吸附选择性低等问题。因此,利用新型、高效、选择性高且容易回收的功能化磁性材料处理染料废水,已经越来越受到广大研究者的关注。论文分别采用水热法、原位化学氧化聚合法和化学还原法合成了活性炭(AC)/NiFe2O4、NiFe2O4/聚苯胺(PANI)、NiFe2O4/PANI/Ag复合材料,运用振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、孔结构及比表面积分析、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等手段对镍铁氧体复合材料进行了表征和分析,并研究了其对偶氮染料的吸附性能。结果表明:离子强度对AC/NiFe2O4吸附甲基橙几乎没有影响,当pH=3.0,吸附剂用量为0.3g时,AC/NiFe2O4对甲基橙的去除率最高,可达99%以上,且吸附平衡时间仅为20min;AC/NiFe2O4对甲基橙的吸附符合Langmuir模型,属于单分子层吸附,由0<RL<1和0.1<1/n<0.5可知,吸附很容易进行,属于优惠型吸附;热力学行为分析表明,吸附过程是自发的、吸热的过程;AC/NiFe2O4对甲基橙的吸附符合假二级动力学模型,由颗粒内扩散和液膜扩散共同控制;利用0.1 mol/L NaOH溶液再生6次后的AC/NiFe2O4仍具有良好的磁性能和吸附甲基橙的能力,去除率达85.10%。当吸附剂用量为0.06 g,吸附温度35℃时,NiFe2O4/PANI对甲基橙的去除率高达96%以上,吸附时间为30 min;NiFe2O4/PANI对甲基橙的吸附符合Langmuir模型,属于单分子吸附,由0<RL<1和0<1/n<0.5可知,吸附很容易进行,属于优惠型吸附;热力学行为分析表明,吸附过程是自发的、吸热的过程;Ni Fe2O4/PANI对甲基橙的吸附过程符合假二级动力学模型,由颗粒内扩散控制;采用0.1 mol/L HCl溶液再生后的NiFe2O4/PANI对甲基橙的去除效果良好。NiFe2O4/PANI/Ag对茜素红、刚果红、甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B五种染料的选择性吸附结果表明,NiFe2O4/PANI/Ag对刚果红的吸附选择性最高。离子强度的增大促进了NiFe2O4/PANI/Ag对刚果红的吸附,且温度越低,吸附效果越好;NiFe2O4/PANI/Ag对刚果红的吸附同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,15℃时吸附量为207.47 mg/g,由0<RL<1和0.1<1/n<0.5可知,吸附很容易进行;热力学行为分析表明,吸附过程是自发的、放热的过程,属于物理吸附;NiFe2O4/PANI/Ag对刚果红的吸附过程更适合用假二级动力学模型拟合,由颗粒内扩散和液膜扩散共同控制;利用0.1 mol/L HCl溶液再生后的NiFe2O4/PANI/Ag对刚果红仍具有一定的吸附能力。
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