磁性多壁碳纳米管去除水溶液中的几种阳离子染料

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1、磁性多壁碳纳米管去除水溶液中的几种阳离子染料Removalofsomecationicdyesfromaqueoussolutionsusingmagnetic-modifiedmultiwalledcarbonnanotubesTayyebehMadrakiana,*,AbbasAfkhamia,MazaherAhmadia,HasanBagheribaFacultyofChemistry,Bu-AliSinaUniversity,Hamedan,IranbDepartmentofChemistry,TakestanBranch,IslamicAzadUni

2、versity,Takestan,IranReceived27April2011；Receivedinrevisedform30August2011；Accepted31August2011JournalofHazardousMaterials,2011,196:109–114摘要一种吸附剂，磁性多壁碳纳米管去除水样中的阳离子染料，如结晶紫(CV)、硫堇(Th)、詹纳斯绿(JG)、亚甲基蓝(MB)。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射和BET表面测定对制备的吸附剂进行了表征。制备的磁性吸附剂可以很好地分散在水中，而且在负载吸附质后可容易地从介质中磁

3、性分离。研究了各参数，包括初始pH值、吸附剂的剂量和接触时间的影响，以便找到最佳的吸附条件。从水中去除全部研究的阳离子染料的最佳pH值为7.0。利用Langmuir吸附模型对实验数据进行分析。预测的CV，JG，Th和MB染料的最大吸附容量分别为227.7，250.0，36.4和48.1mgg−1。还考察了乙腈为溶剂的被吸附阳离子染料的解吸过程。值得注意的是，染料的吸附和解吸二者都相当迅速，可能是由于内部扩散阻力的缺乏所致。关键词：阳离子染料、磁性多壁碳纳米管、吸附、去除1.介绍染料广泛用于纺织、着色等行业。这些工业设施排放的污水是典型的高有机质含量和高颜色强度

4、。因此，这些染料废水在排放前必须进行处理，以尽量减少对环境的威胁。废水的强烈色彩，可以减少水的透明度和影响光合作用，阻碍水中生物体的微生物活动。然而，去除废水中的颜色是一个巨大的挑战。常见的染料，包括活性，分散性，耐酸性，直接染料。一般染料毒性低，容易溶于水，可应用于各种工业用途，包括油墨，化妆品，肥皂，食品[1-4]。消除废水中有机染料和色素所采用的方法可分为三大类：物理[5]，化学[6,7]和生物[8,9]。吸附法是最适用于消除废水中的有机染料和色素，因为经过它的特殊加工处理可以生产高质量的水，是经济可行的过程[10]。虽然活性炭通常作去除色度的吸附剂[1

5、1,12]，但是活性炭的主要缺点是它的高产量和处理费用[12]。生物过程很难启动和控制[13]。此外，废水中有机物不能完全解的生物降解，因此，为了进行进一步的处理，总的处理费用需要增加。因此，世界各地的许多研究人员都在努力的优化吸附和发展新型替代吸附剂，使其具有高吸附容量和低成本。在这方面，备受关注的是最近已应用的纳米技术。作为一种高效吸附剂，磁性纳米粒子由于的比表面积大，扩散阻力小而被接纳[14,15]。磁选在线分离，为亲和力目标物种的颗粒混合在一起的异构溶解提供合适的路线。颗粒与溶液混合后，标记为目标物种。然后外部磁场背用于从溶液中分离标记的颗粒。合成染料

6、代表一个相对大群有机化学物质，它几乎能达到我们日常生活中几乎所有领域。阳离子染料，如MB，钍，JG和CV是一组重要的有机化合物，具有各种各样的科学与工业应用[16-22]。所以这类化学物质可能对人类以及对环境造成一些不良影响。因此世界各地进行了研究，为了尽量减少可能损害到人类和环境的来自于生产和应用所产生的阳离子染料。Gong等报道了使用磁性多壁碳纳米管(MMWCNTs)纳米复合材料为吸附剂去除水中的阳离子染料，包括亚甲基蓝，中性红和亮甲酚兰(BCB)[23]。SEM已得到吸附剂与合成MMWCNT吸附剂的形态。观察到氧化铁纳米粒子成功地包覆在MWCNTs表面，

7、形成了MWCNTs-氧化铁纳米复合材料。其它工作，例如Quetal.使用填充Fe2O3颗粒的多壁碳纳米管去除水溶液中的亚甲基蓝和中性红。这种合成的多壁碳纳米管的TEM图像证实，MWCNTs的尖部被打开，管内被原位生成的Fe2O3纳米粒子填充[24]。纳米碳纤维(CNF)可去除水中阳离子与和阴离子染料。调整吸附系统的pH可获得选择性吸附[25]-9-。但是，从溶液中分离MWCNTs是非常困难的。在本研究中，采用一种简单方法合成了磁性纳米粒子修饰的多壁碳纳米管，用于去除废水样品中的阳离子染料。该技术对于更好的去除染料是非常适用和价格低廉的。通过外磁场可使染料(负载

8、在磁改性MMWCNTs上)从溶液中分离