碳包磁纳米四氧化三铁在亚甲基蓝吸附去除研究中的应用
本文采用FeCl3(6H2O作为铁源，葡萄糖作为碳源，用溶剂热法制备了碳包磁纳米四氧化三铁材料，并用扫描电子显微镜、红外光谱和比表面积测定仪对该材料进行了表征。实验研究了该材料对亚甲基蓝的吸附行为，并探索了pH值、亚甲基蓝初始浓度、超声时间和材料用量等条件对吸附效果的影响。实验结果表明，在pH=4、亚甲基蓝初始浓度100 mg·L-1、超声时间为40 min、材料用量为10 mg的条件下，材料对亚甲基蓝有较好的吸附效果。
目录
摘要 1
Abstract： 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 仪器及试剂 2
1.1.1 实验仪器 2
1.1.2 试剂及标准溶液 2
1.2 材料的制备 2
1. 2. 1 磁性纳米Fe3O4的制备 2
1.2.2 碳包磁纳米Fe3O4的合成 3
1.3 实验方法 3
1.3.1 标准曲线的测定 3
1.3.2 吸附实验 3
2 结果与分析 3
2.1 材料的表征 3
2.1.1 扫描电子显微镜图谱 3
2.1.2 红外光谱图 4
2. 1. 3 比表面积及孔径测定 4
2.2 标准曲线的测定 4
2.3 吸附实验 5
2.3.1 酸度对吸附效率的影响 5
2. 3. 2 亚甲基蓝初始浓度对吸附效率的影响 5
2. 3. 3 超声时间对吸附效率的影响 6
2. 3. 4 材料用量对吸附效率的影响 7
3 讨论 7
3.1 结论 7
3.2 展望 7
致谢 8
参考文献： 8
碳包磁纳米四氧化三铁在亚甲基蓝吸附去除研究中的应用
引言
引言
近年来，合成染料被广泛用于纺织、造纸、制药和食品等工业生产中。按我国目前染料生产总量估算，每年有数以万吨计的染料随废水直接进入水体环境中[1]。受染料废水污染的水体成分复杂，无机盐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及有机物含量高，色度和化学需氧量(COD)高，毒性大。这诸多特点严重影响水生植物的光合作用，破坏整个水体生态系统平衡，进而威胁到水生动植物和人类的健康。因此，染料废水的有效治理对人类健康和环境保护方面都具有十分重要的意义。
目前国内外对染料废水的处理方式，按其作用类型，主要可分为物理法、化学法和生物法。而常用的物理法[2]主要包括吸附法[3]、混凝法[4]、膜分离法[5]等。在众多的物理方法中，吸附法应用最为广泛，且因其操作简单、方法廉价和效率高的优点，已经成为染料废水处理的主要方法之一。
对于吸附法来说，吸附材料的选择是决定吸附过程是否高效率的关键因素。如今科学家们一直在优化和改进材料方面做着不懈的努力。目前已报道的用于去除亚甲基蓝的吸附材料主要有天然矿物如凹凸棒石[6]和硅藻土[7]；固体废弃物如粉煤灰[8]及剩余污泥[9]；改性生物质如落叶[10]、桃核[11]以及丝光竹笋皮[12]等；含碳材料如活性炭[13]、碳纳米管[14]以及石墨烯[15]等；纳米复合材料如纳米陶瓷材料、纳米聚合物材料和纳米金属材料[16]等。其中，结合了纳米粒度和磁性两种特点的磁性纳米材料，因其拥有诸多优点，如：无毒无污染，环境友好；磁性强，易被磁铁吸附回收和重复使用；原材料方便易得，制备方法简单；表面可被多种材料修饰，根据不同的实验目的进行功能化等，而备受研究者们的关注，在亚甲基蓝的吸附去除研究中取得了广泛的应用。
目前在亚甲基蓝吸附去除研究中应用较多的磁性纳米材料主要是在合成的纳米Fe3O4表面进行修饰，或是与其他材料进行复合，进而制备出各种改性的磁纳米材料。
本课题提出采用溶剂热法制备碳包磁纳米四氧化三铁，并将其应用于亚甲基蓝的吸附去除研究。该材料兼具含碳材料对亚甲基蓝良好的吸附性能和纳米四氧化三铁易磁分离的特点，对于亚甲基蓝的吸附和实现快速的固液分离都有着较好的效果。
1 材料与方法
1.1 仪器及试剂
1.1.1 实验仪器
表 1 主要仪器一览表
仪器
型号
来源
真空干燥箱
D2F6050
上海精宏实验仪器有限公司
电热恒温鼓风干燥箱
DHG9070A
上海一恒科学仪器有限公司
pH计
FE20
上海梅特勒托利多公司
数控超声波清洗器
KQ500B
昆山市超声仪器有限公司
精密电子分析天平
BS(124S
北京赛多利斯仪器系统有限公司
紫外可见分光光度计
Alpha1506
上海谱元仪器有限公司
傅立叶变换红外光谱仪
Thermo Nicolet 300
美国Thermo Nicolet公司
扫描电子显微镜
S3400N II
日本Hitachi公司
比表面积及孔径分析仪
VSorb 2800P
北京金埃谱科技有限公司
1.1.2 试剂及标准溶液
表 2 主要试剂一览表
药品
规格
来源
FeCl3(6H2O
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
乙二醇
分析纯
成都市科龙化工试剂厂
无水乙酸钠
分析纯
西陇化工股份有限公司
葡萄糖
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
C2H5OH
分析纯
南京化学试剂有限公司
亚甲基蓝
上海试剂三厂
HCl
分析纯
南京化学试剂有限公司
NH3(H2O
分析纯
上海中试化工总公司
1.2 材料的制备
1. 2. 1 磁性纳米Fe3O4的制备
在三口烧瓶中加入FeCl3(6H2O 2.7 g和乙二醇80 mL，用电动磁力搅拌器室温搅拌30 min。加入7.2 g无水乙酸钠，继续室温搅拌30 min。将搅拌后的溶液转移至真空反应釜中，在真空干燥箱中以198 ℃反应8 h。将反应釜取出，其中液体转移至100 mL烧杯中，在磁铁吸引下倒掉上层清液。加入乙醇至约20 mL处，超声清洗20 min，取出后在磁铁吸引下倒掉乙醇层。继续用乙醇重复清洗两次。之后用去离子水以同样方法清洗3次。最后一次水洗后，置于干燥箱中以70℃干燥2h，得到具有磁性的纳米四氧化三铁。
目录
摘要 1
Abstract： 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 仪器及试剂 2
1.1.1 实验仪器 2
1.1.2 试剂及标准溶液 2
1.2 材料的制备 2
1. 2. 1 磁性纳米Fe3O4的制备 2
1.2.2 碳包磁纳米Fe3O4的合成 3
1.3 实验方法 3
1.3.1 标准曲线的测定 3
1.3.2 吸附实验 3
2 结果与分析 3
2.1 材料的表征 3
2.1.1 扫描电子显微镜图谱 3
2.1.2 红外光谱图 4
2. 1. 3 比表面积及孔径测定 4
2.2 标准曲线的测定 4
2.3 吸附实验 5
2.3.1 酸度对吸附效率的影响 5
2. 3. 2 亚甲基蓝初始浓度对吸附效率的影响 5
2. 3. 3 超声时间对吸附效率的影响 6
2. 3. 4 材料用量对吸附效率的影响 7
3 讨论 7
3.1 结论 7
3.2 展望 7
致谢 8
参考文献： 8
碳包磁纳米四氧化三铁在亚甲基蓝吸附去除研究中的应用
引言
引言
近年来，合成染料被广泛用于纺织、造纸、制药和食品等工业生产中。按我国目前染料生产总量估算，每年有数以万吨计的染料随废水直接进入水体环境中[1]。受染料废水污染的水体成分复杂，无机盐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及有机物含量高，色度和化学需氧量(COD)高，毒性大。这诸多特点严重影响水生植物的光合作用，破坏整个水体生态系统平衡，进而威胁到水生动植物和人类的健康。因此，染料废水的有效治理对人类健康和环境保护方面都具有十分重要的意义。
目前国内外对染料废水的处理方式，按其作用类型，主要可分为物理法、化学法和生物法。而常用的物理法[2]主要包括吸附法[3]、混凝法[4]、膜分离法[5]等。在众多的物理方法中，吸附法应用最为广泛，且因其操作简单、方法廉价和效率高的优点，已经成为染料废水处理的主要方法之一。
对于吸附法来说，吸附材料的选择是决定吸附过程是否高效率的关键因素。如今科学家们一直在优化和改进材料方面做着不懈的努力。目前已报道的用于去除亚甲基蓝的吸附材料主要有天然矿物如凹凸棒石[6]和硅藻土[7]；固体废弃物如粉煤灰[8]及剩余污泥[9]；改性生物质如落叶[10]、桃核[11]以及丝光竹笋皮[12]等；含碳材料如活性炭[13]、碳纳米管[14]以及石墨烯[15]等；纳米复合材料如纳米陶瓷材料、纳米聚合物材料和纳米金属材料[16]等。其中，结合了纳米粒度和磁性两种特点的磁性纳米材料，因其拥有诸多优点，如：无毒无污染，环境友好；磁性强，易被磁铁吸附回收和重复使用；原材料方便易得，制备方法简单；表面可被多种材料修饰，根据不同的实验目的进行功能化等，而备受研究者们的关注，在亚甲基蓝的吸附去除研究中取得了广泛的应用。
目前在亚甲基蓝吸附去除研究中应用较多的磁性纳米材料主要是在合成的纳米Fe3O4表面进行修饰，或是与其他材料进行复合，进而制备出各种改性的磁纳米材料。
本课题提出采用溶剂热法制备碳包磁纳米四氧化三铁，并将其应用于亚甲基蓝的吸附去除研究。该材料兼具含碳材料对亚甲基蓝良好的吸附性能和纳米四氧化三铁易磁分离的特点，对于亚甲基蓝的吸附和实现快速的固液分离都有着较好的效果。
1 材料与方法
1.1 仪器及试剂
1.1.1 实验仪器
表 1 主要仪器一览表
仪器
型号
来源
真空干燥箱
D2F6050
上海精宏实验仪器有限公司
电热恒温鼓风干燥箱
DHG9070A
上海一恒科学仪器有限公司
pH计
FE20
上海梅特勒托利多公司
数控超声波清洗器
KQ500B
昆山市超声仪器有限公司
精密电子分析天平
BS(124S
北京赛多利斯仪器系统有限公司
紫外可见分光光度计
Alpha1506
上海谱元仪器有限公司
傅立叶变换红外光谱仪
Thermo Nicolet 300
美国Thermo Nicolet公司
扫描电子显微镜
S3400N II
日本Hitachi公司
比表面积及孔径分析仪
VSorb 2800P
北京金埃谱科技有限公司
1.1.2 试剂及标准溶液
表 2 主要试剂一览表
药品
规格
来源
FeCl3(6H2O
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
乙二醇
分析纯
成都市科龙化工试剂厂
无水乙酸钠
分析纯
西陇化工股份有限公司
葡萄糖
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
C2H5OH
分析纯
南京化学试剂有限公司
亚甲基蓝
上海试剂三厂
HCl
分析纯
南京化学试剂有限公司
NH3(H2O
分析纯
上海中试化工总公司
1.2 材料的制备
1. 2. 1 磁性纳米Fe3O4的制备
在三口烧瓶中加入FeCl3(6H2O 2.7 g和乙二醇80 mL，用电动磁力搅拌器室温搅拌30 min。加入7.2 g无水乙酸钠，继续室温搅拌30 min。将搅拌后的溶液转移至真空反应釜中，在真空干燥箱中以198 ℃反应8 h。将反应釜取出，其中液体转移至100 mL烧杯中，在磁铁吸引下倒掉上层清液。加入乙醇至约20 mL处，超声清洗20 min，取出后在磁铁吸引下倒掉乙醇层。继续用乙醇重复清洗两次。之后用去离子水以同样方法清洗3次。最后一次水洗后，置于干燥箱中以70℃干燥2h，得到具有磁性的纳米四氧化三铁。
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