磁性一维中空纳米材料的制备及其处理染料废水的性能研究

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1、分类号:X510710-2012129096硕士学位论文磁性一维中空纳米材料的制备及其处理染料废水的性能研究吕春芳导师姓名职称关卫省教授申请学位级别工学硕士学科专业名称环境工程论文提交日期2015年4月1日论文答辩日期2015年6月2日学位授予单位长安大学PreparationofOne-dimensionalHollowNanomaterialsandtheirapplicationperformanceforthetreatmentofdyeeffluentsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LvChun

2、fangSupervisor：Prof.GuanWeishengChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：呂奏有2_咐年6月1日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权

3、利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名:功以年（月丨曰导师签名：年Z月！日摘要在日常生活中，色彩艳丽的染料在我们的衣食住行中随处可见，尤其是在印染、纺织、食品加工等行业。然而由于染料废水具有色度高、成分复杂、有机物含量高、毒性大等特点，是目前工业中最难处理的废水之一，且它的存在不仅污染了自然环境，还对我们的健康产生了严重的危害。因此研究简单高效的染料废水处理方法已迫在眉睫。目前，偶氮染料废水处理方法主要有物理法、化学法、生物法及一些优化组合工艺等。在众多方法中，物理法中的吸附技

4、术因操作简单、低能耗高效率的优势被广泛应用。通常使用较多的吸附剂主要有活性炭、壳聚糖等物质，但活性炭的高成本及壳聚糖的易水解问题限制了它们的应用，因此开发高效、价廉、易再生的新型吸附剂尤为重要。一维中空纳米材料的出现引起了科学界的广泛关注，其中空纳米结构和大的比表面积使其成为独具优势的新型吸附剂，但纳米尺寸的特点导致完成吸附的纳米粒子易漂移、难沉降，采用传统离心或沉淀方法不易回收。对此，科学界展开大量研究，最终利用磁分离技术巧妙的解决了这一难题。本文以埃络石纳米管和碳纳米管为研究对象，采用溶胶凝胶法制备磁性埃洛石纳米管(MHNTs)和磁性碳纳米管(MCNTs)，考察两种吸附剂对

5、罗丹明B染料废水的吸附性能，具体研究内容及结论如下：（1）采用溶胶凝胶法合成MnFe2O4/HNTs及MnFe2O4/CNTs，通过SEM、TEM、XRD、VSM、FI-IR等手段对两种样品进行表征分析，结果显示MnFe2O4成功负载到HNTs和CNTs的表面，复合材料具有很好的磁性性能，MHNTs饱和磁化强度为26.22emu/g。相比MHNTs，MCNTs表面磁离子分布不均匀，磁性较弱，但不影响磁分离性能的发挥，可以快速从溶液中分离出来。（2）通过实验研究复合材料不同用量，pH，浓度和温度对罗丹明B吸附性能的影响。研究表明，对于MHNTs，选择投加量为0.05g，去除率可接

6、近100%；pH对吸附量影响甚小，实验选择原始pH；吸附量随着初始浓度和温度的提高而增大。而MCNTs吸附罗丹明B过程中，投加量为0.025g时去除率已接近100%，与MHNTs不同，吸附量随着温度的升高而减小。（3）MHNTs吸附过程符合Langmuir等温吸附模型，温度越高越有利于吸附，吸附为吸热过程，动力学拟合接近准二级动力学模型。而Freundlich模型较好的描述了iMCNTs的吸附过程，吸附为放热反应，动力学分析结果同样很好的符合准二级动力学模型。最后通过锻烧法和溶剂法对两种吸附剂进行再生研究，结果表明两种材料都具有一定的重复使用性能，MCNTs比MHNTs吸附性能

7、更好，多次重复使用后其再生率仍达到90%以上。关键词：磁性埃洛石，磁性碳纳米管，罗丹明B，吸附，再生iiAbstractIndailylife,colorfuldyescanbefoundeverywhereespeciallyintextileandfoodprocessingindustry.Howeverdyewastewaterisoneofthemostdifficulttodealwithindustrialwastewaterwhichhashighchromaticity,c