表面接枝聚合物磁性硅球的合成及对Pb2+的去除

论文摘要

重金属对人体的危害十分明显,当人体内重金属累积到一定程度将会产生各种病变。高效去除环境中的重金属的新材料一直是国内外研究的热点。磁性纳米Fe3O4比表面积大、磁感应强、表面易引入多种螯合重金属离子的化学官能团,因此可以改性成为一种理想的吸附材料,使其具有高的吸附重金属离子特性的同时,还便于在外界磁场中进行固液分离,并重复使用。本文研究了强磁性Fe3O4微球（MNP）以及核壳式磁性二氧化硅微球（MS）的合成,并采用溶液聚合法将含有螯合官能基IDA的乙烯基单体（GMA-IDA）接枝聚合在MS表面,得到新型磁性硅球吸附剂PMS,同时对PMS和MS吸附重金属离子的特性进行了比较,主要结果如下:1.采用溶剂热还原法制备了高磁性Fe3O4微球,并以其为内核,TEOS为硅源,采用溶胶-凝胶法合成了磁性硅球（MS）。在此基础上将GMA-IDA单体接枝聚合至MS表面得到PMS,并用IR, SEM, VSM及TG等对MS及PMS进行了表征。结果显示MS为单分散球形,饱和磁化率为63.5 emu/g,PMS的聚合物接枝率为46.5%,饱和磁化率为28.4 emu/g ,具有超顺磁性。2.研究了MS和PMS对重金属铅离子的吸附作用,结果表明:PMS及MS对重金属的吸附去除效率随pH值的增大而增大,PMS在酸性介质中对Pb2+的吸附去除性能大大优于MS,在pH =3或小于3时MS对Pb2+基本没有吸附,而PMS在pH=3时对Pb2+吸附去除率达到80%以上。MS和PMS对铅离子的吸附均符合Langmuir等温吸附,MS和PMS的最大吸附量q*分别为8.94 mg/g与54.35 mg/g。PMS对Pb2+的吸附平衡在5 min内达到,而MS则需要5 h以上。在同样条件下,PMS的重复使用性能也优于MS。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 重金属污染与磁性纳米材料
• 3O₄ 纳米粒（MNP）的合成'>1.2 磁性Fe₃O₄纳米粒（MNP）的合成
• 1.3 磁性纳米硅球的合成
• 1.4 磁性纳米粒表面化学修饰
• 1.5 论文的研究目的和主要内容
• 2 磁性硅球的表面接枝及其表征
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 2+的吸附'>3 MS 和PMS 对Pb²⁺的吸附
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 4 全文总结
• 致谢
• 参考文献