功能化Fe3O4@C材料的制备及其对水中污染物的吸附性能研究.pdf

摘要

摘要

工业发展带来日益严重的水污染问题，其中，微纳塑料、染料、抗生素已成

为水中新兴污染物，会对环境和人体产生严重危害，因此，亟需开发去除这些新

兴污染物的高效方法。目前，去除方法主要包括生物降解、膜过滤、高级氧化和

吸附技术。生物降解效率低、耗时较长；膜过滤易受孔径限制，造成膜堵塞；高

pHFe2+HO

级氧化易受光源、、和22浓度的影响，且耗能较高。相比之下，吸附技

术具有处理效率快、成本低、环保等优点，已成为去除水中新兴污染物最有效的

方法之一。在本研究中，针对新兴污染物的特点，设计了两种功能化FeO@C吸

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附剂，并且研究了它们对水中纳米塑料、阴离子染料、抗生素的吸附性能及机理，

主要研究内容如下：

（1）利用一步溶剂热法制备FeO@C纳米材料，再对其表面功能化改性，

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FeO@CImidazoleGroup

通过共价键合作用在34表面引入咪唑基团（）与烷基链

AlkylChain

（），制备得到一种具有正表面电位及烷基链修饰的吸附剂材料，简

称FeO@C@IG-AC。通过TEM、FTIR、EDS、ContactAngle、VSM、BET、XRD、

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Zetapotential等表征手段分析了FeO@C@IG-AC材料的表面形貌、官能团、元

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素组成、亲水性、磁性、比表面积、表面电位。开展纳米塑料批量吸附实验与影

响因素实验，研究了FeO@C@IG-AC对水中聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲

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PMMApH6.525℃

酯（）纳米塑料的吸附性能。实验结果显示，当在，条件下，

FeO@C@IG-AC0.3g/L0.2g/LPS20mL25mg/L

34投加量分别为、时，对（，）

和PMMA（20mL，25mg/L）的去除率分别高达98.88%、81.29%，吸附平衡时

30min420minLangmuir

间分别为和，吸附过程符合拟二级动力学模型与模型，

+2+

99.21mg/g109.89mg/gNaCa0.05mol/L

理论最大吸附量分别为、。、离子浓度（

~1mol/L）与pH3~9对吸附性能没有明显影响，吸附剂具有良好的可重用性，

吸附机制主要为静电相互作用与疏水相互作用。

2FeO@C@IG-ACCRMO

（）研究了34对刚果红（）、甲基橙（）阴离子染

料的吸附性能及机制。开展了阴离子染料批量吸附实验与影响因素实验，实验结

pH6.525℃FeO@C@I