论文摘要
本文采用原位合成法和Schiff碱反应分别制备了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)表面修饰的四氧化三铁磁性颗粒(Fe3O4/APTES)与联氨改性四氧化三铁／羧甲基纤维素复合物(Fe3O4/NDCMC),并将Fe3O4/APTES与Fe3O4/NDCMC作为新型吸附剂。通过扫描电子显微镜与能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、振动样品磁强计(VSM)、激光粒度仪等对吸附材料的结构形貌、官能团组成、晶型、磁性能和粒径进行了分析表征。通过实验室的静态试验,考察了不同吸附剂用量、初始浓度、反应时间和温度、pH、离子强度等条件对染料在吸附材料上的吸附性能的影响,并探讨了其吸附机理。通过Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich (D-R)等模型对翠蓝、刚果红和活性红在吸附材料上的等温吸附行为进行了研究。通过准一级动力学模型(Pseudo-first-order model)、准二级动力学模型(Pseudo-second-order model)以及Boyd膜扩散模型(Boyd’s film-diffusion model)对染料在吸附材料上的动力学行为进行了研究。根据由范特霍夫方程(Van’t Hoff equation)计算所得参数研究了染料吸附的热力学性质。探讨了将Fe3O4/APTES和Fe3O4/NDCMC作为吸附材料对翠蓝(RTBG-133)、刚果红(CR)和活性红(RR228)等染料模拟废水进行脱色的可行性。主要结论如下：(1)本实验制备磁性颗粒为立方晶型Fe304具有超顺磁性,磁饱和强度约为65emug-1,可借助外磁场作用下将吸附材料较容易地从染液中分离,经羧甲基纤维素改性后能够降低磁性颗粒之间的团聚作用,颗粒粒度降低。(2)Fe3O4/NDCMC对翠蓝和刚果红的最大吸附容量分别为115.7mg g-1和169.6mgg-1。Fe3O4/APTES对翠蓝、刚果红和活性红的最大吸附容量分别为69.5mgg-1、118.9mg g1和51.4mg g-1。(3)吸附材料对染料的吸附实验数据均遵循D-R吸附等温模型、准二级动力学吸附速率模型与Boyd膜扩散模型。Langmuir吸附等温模型能够较好的描述翠蓝和活性红在吸附材料上的吸附,刚果红的吸附实验数据则符合Freundlich吸附等温模型。热力学分析表明,染料在Fe3O4/APTES和Fe3O4/NDCMC上的吸附均为自发进行的。此外,翠蓝、刚果红和活性红在Fe3O4/APTES上的吸附过程伴随放热,吸附后体系变得更加有序,刚果红在Fe3O4/NDCMC上的吸附过程也伴随放热,吸附后体系也变得更加有序；而翠蓝在Fe3O4/NDCMC上的吸附过程则伴随吸热,吸附后体系也变得更加紊乱。(4) Fe3O4/APTES和Fe3O4/NDCMC可作为新型易分离的吸附材料用于染料废水的脱色处理。