磁性Ti-Si-Fe3O4核殼微球的制備及吸附性能研究.pdf

1、核-殼結(jié)構(gòu)納米微球作為一種全新的多功能納米復合材料，具有許多新的優(yōu)異性質(zhì)，如可調(diào)控的核-殼比例、大比表面積、易于自組裝形成等，在工業(yè)催化、生物化學、輕質(zhì)材料、生物傳感器和檢測器、微型設(shè)備等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。但核-殼結(jié)構(gòu)納米材料制備過程復雜且多為細微顆粒，難以回收和再利用，限制了其實際應(yīng)用。本論文采用氣溶膠一步法合成具有核-殼結(jié)構(gòu)磁性納米復合多孔微球，研究了該微球的吸附性能和回收再利用性能。
　　首先通過化學沉淀法制備了分散性

2、好、大小均勻、粒徑約20 nm的Fe3O4顆粒，然后采用氣溶膠方法合成了粒徑為300-700 nm、具有核-殼結(jié)構(gòu)的TiO2-SiO2/Fe3O4中空磁性微球(TSF HMMS)，其中Fe3O4為核，殼層為Ti-Si結(jié)構(gòu)，依該微球為吸附劑研究了對染料亞甲基藍(MB)吸附性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TSF HMMS對MB有較好的去除效果，濃度為20 mg L-1的MB溶液在10 min時去除率達到99％;最大飽和吸附量為147mg.g-1，而且通過外

3、加磁場可將磁性微球在5min內(nèi)快速有效回收。TSF HMMS吸附劑使用1wt％和3wt％ NaOH溶液脫附效果較好，6次循環(huán)后對MB的去除率仍達到97％。
　　為進一步考察TSF HMMS作為吸附劑的使用范圍，研究了TSF HMMS的吸附機理。TSF HMMS對MB溶液的吸附符合Langmuir等溫吸附模型，得出TSF HMMS理論最大飽和吸附量為147 mg g-1。動力學研究發(fā)現(xiàn)，TSF HMMS對MB溶液的吸附符合準二級動力

4、學模型和Weber-Morris動力學模型，由準二級動力學模型計算出TSF HMMS理論最大飽和吸附量為158 mg g-1，準二級吸附速率常數(shù)K=0.002 g mg-1 min-1;有Weber-Morris動力學模型得出TSF HMMS吸附過程中孔道擴散為控制步驟。TSF HMMS的吸附機理分析，得出吸附過程是靜電作用、氫鍵和內(nèi)擴散共同作用的結(jié)果。TSF HMMS對分子尺寸小、在溶液中帶正電的分子具有較好的吸附性能。
　　同