磁性高岭石高岭石纳米管制备及对亚甲基蓝的吸附研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212192223密级硕士学位论文磁性高岭石/高岭石纳米管制备及对亚甲基蓝的吸附研究作者姓名：陈培导师姓名：许红亮教授学科门类：工学专业名称：材料学培养院系：材料科学与工程学院完成时间：2015年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPreparationofmagnetickaolinite/kaolinitenanotubesandtheiradsorptionformethyleneblueByPeiChenSupe

2、rvisor:Prof.HongliangXuMaterialsScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApril2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对木文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律贵任由本人承担。学位论文作者：闩期：年月日学位论文使用授权声明本人在导帅指导下完成的论文及相关的职务作品，知识

3、产权归属郑州大学。根据郑州大学冇关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他足制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接扣关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论漏：摘要摘要磁性纳米材料具有独特的结构和优异的性能，在磁学、催化、信息和生物医药等领域有广泛的应用，是当前的研究热点。粘土类矿物材料如高岭

4、土、高岭石纳米管等，作为吸附剂，因粉体颗粒细小、难以实现固液分离的局限，使其性能的利用受到限制。因此，本文以粘土材料为载体，在其表面负载磁性纳米颗粒，制备出同时具有磁性和吸附性能的磁性高岭石/高岭石纳米管复合材料，并探讨其对含亚甲基蓝（MB）染料废水的处理。主要内容如下：以高岭土原料为载体，FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O和NH3·H2O为实验原料，采用化学共沉淀法制备磁性高岭石复合粉体。当Fe3O4:高岭土质量比为1:5时，复合粉体中存在单一的Fe3O4相，Fe3O4晶粒尺寸为10-30nm，均匀负载于高岭石晶体表面，且粉体

5、具有良好的磁性能，磁分离率为90.12%；原料高岭土和复合粉体对MB的去除率随吸附时间的延长逐步提高，分别达到吸附平衡时的去除率为98.46%和76.75%；此外，复合粉体对MB的去除率随其投入量的增加、温度的升高和溶液pH的增大而逐步提高，随MB溶液初始浓度的增大而减小；对MB的吸附量随初始浓度的增大而逐步增大。以高岭土为原料，二甲基亚砜（DMSO）、甲醇和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）为插层剂，采用溶剂热法制备高岭石纳米管（KNTs）。所制备的KNTs形貌完整、表面光滑，外径约为50-60nm，内径为25-30nm，长度为300-

6、1000nm，2比表面积为45.44m/g。KNTs对MB的去除率随pH值和KNTs用量的增加而增加，吸附量随吸附时间、MB溶液初始浓度和温度的增加而增加，随用量的增加而减小；当KNTs用量为0.06g时，去除率为95.68%；吸附过程符合准二级动力学模型；等温吸附过程符合Langmuir和Freundlich模型，且为吸热过程。当温度为298K时，-1KNTs对MB的最大吸附量为30.30mg·g。采用共沉淀法制备磁性高岭石纳米管(MKNTs)。KNTs表面负载磁性纳米颗粒后，KNTs的形貌完整、均匀，颗粒主要以Fe3O4和γ-Fe2

7、O3的形式沉积于KNTs的表面。MKNTs对MB的吸附速率较快，20min到达吸附平衡；对MB的去除率随pH值和KNTs用量的增加而增加，吸附量随MB溶液初始浓度和温度的增加而I摘要增加，随用量的增加而减小；吸附过程符合准二级动力学模型，等温吸附过程与Langmuir和Freundlich模型吻合。在298K时，MKNTs对MB的最大吸附量为-124.18mg·g，与KNTs相比没有明显的降低。对比高岭土原料、磁性高岭石、KNTs和MKNTs对MB的吸附，可知MKNTs吸附速率较快、具有较好的磁性和高效的吸附性能。对MKNTs进行煅烧可

8、以实现再生，当循环吸附/脱附7次后仍有较好的磁性能和吸附性能，去除率达58.56%。关键词：磁性高岭石；磁性高岭石纳米管；制备；吸附；亚甲基蓝IIAbstractAbstractWithuniquestru