非氧化磁性多壁碳納米管吸附去除水中莠去津和Cu(II)的研究.pdf

1、目前，有機物-重金屬復合污染非常普遍，是構(gòu)成環(huán)境污染最重要的來源之一，碳納米管由于具有大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，在去除有機污染物和重金屬方面有很好的應用前景，但不易從溶液中分離。然而，考慮到磁分離技術(shù)是一種有效的水處理技術(shù)，如果將碳納米管賦予磁性，所形成的磁性碳納米材料將具備強大的吸附性能和易于分離的雙重特性。
　　本課題將多壁碳納米管的吸附性能與磁性分離技術(shù)相結(jié)合，制備了一種新型的非氧化磁性多壁碳納米管復合型吸附劑(MMWC

2、NTs)，并將之用于吸附去除水中（超純水、自來水、江河水）的莠去津和Cu(Ⅱ)污染物，并通過實驗對吸附條件進行了優(yōu)化。本文的具體研究工作及成果主要包括以下4個部分內(nèi)容:
　　第1部分為非氧化磁性多壁碳納米管吸附劑的制備及表征。主要介紹了利用化學共沉淀方法制備吸附劑的過程，以及對吸附劑的表征分析包括掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、熱重量分析(TGA)、BET比表面積(SSA)、X射線光電子能譜(XPS)、飽和磁化強度、Ze

3、ta電位測定。結(jié)果表明:鐵氧化物納米顆粒成功地覆蓋在多壁碳納米管表面，形成了MMWCNTs;鐵氧化物在MMWCNTs中的含量約為20％;MMWCNTs的比表面積為138.66m2g-1;MMWCNTs等電點為5.2;MMWCNTs的飽和磁化強度為8.06emug-1，易于磁性分離。
　　第2部分和第3部分分別為非氧化磁性多壁碳納米管吸附去除水中莠去津和Cu(Ⅱ)的研究。分別考察了MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附動力學、吸附

4、等溫線、吸附劑劑量對吸附的影響、初始pH值對吸附的影響，還分別研究了在實際水樣（如自來水、江河水）中MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的去除效果。此外還分別考察了吸附劑的循環(huán)利用性。結(jié)果表明:最優(yōu)的吸附劑劑量為0.2g/L;超聲預處理有利于MMWCNTs對莠去津或Cu(Ⅱ)的吸附;強酸性環(huán)境對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附都有不利的影響;MMWCNTs對莠去津和Cu(Ⅱ)的吸附都很迅速，而且實驗數(shù)據(jù)都符合擬二級動力學模型;MMWCNTs對莠去

5、津和Cu(Ⅱ)都具有較強的吸附效果，最大吸附容量分別為40.16mgg-1和38.91mgg-1，F(xiàn)reundlich等溫線對莠去津的吸附擬合程度更高，而Langmuir等溫線對Cu(Ⅱ)的吸附擬合程度更高;MMWCNTs適用于實際水體中莠去津和Cu(Ⅱ)污染物的去除，具有很好的應用前景;MMWCNTs可以通過20％的酸性乙醇(pH3.0)進行有效地再生，具有很好的重復利用性。
　　第4部分為非氧化磁性多壁碳納米管共同吸附去除水中

6、莠去津和Cu(Ⅱ)的研究，考察了莠去津和Cu(Ⅱ)在吸附過程中的相互作用和影響。共同吸附實驗分為兩部分:一部分是同時吸附莠去津和Cu(Ⅱ)，另一部分是先后吸附莠去津或Cu(Ⅱ).結(jié)果表明Cu(Ⅱ)對莠去津的吸附有抑制作用，MMWCNTs優(yōu)先吸附Cu(Ⅱ)。
　　本論文用自行制備的非氧化磁性多壁碳納米管復合型吸附劑去除水中的莠去津和Cu(Ⅱ)，對于有機物-重金屬復合污染廢水處理這一領域?qū)⑹怯幸娴奶剿?，具有十分重要的理論指導意義和明顯