碳包覆磁性納米膠囊的吸附性能研究.pdf

1、碳材料因物理化學(xué)性能穩(wěn)定，比表面積大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等特點(diǎn)成為一直以來研究最多的吸附劑，包括活性炭、碳纖維、碳納米管和石墨烯等。但是這些材料都存在難分離而重復(fù)利用的問題，因此開發(fā)具有成本低、吸附量大、脫附簡(jiǎn)單、可以循環(huán)利用的吸附劑具有重要意義。近年來，具有分離簡(jiǎn)單易操作的磁分離技術(shù)引起了越來越多的關(guān)注和興趣，尤其是高飽和磁化強(qiáng)度的碳包覆磁性納米粒子。
　　本論文采用直流電弧等離子體法原位制備碳包覆鐵納米膠囊(Fe@C NCs)和碳包

2、覆鎳納米膠囊(Ni@C NCs)，利用過氧化氫對(duì)其進(jìn)行表面改性處理，在其表面碳上嫁接含氧官能團(tuán)，改變浸潤(rùn)性提高親水性和分散性。透射電子顯微鏡(TEM)表征顯示Fe@C NCs和Ni@C NCs為明顯的核/殼結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e@C NCs粒子大小約為20-50 nm，碳層厚度5-7 nm;Ni@C NCs粒子大小約為10-30 nm，碳層厚度2-5 nm。測(cè)試Fe@C NCs和Ni@C NCs的氮?dú)馕摳降葴厍€，采用多點(diǎn)BET法計(jì)算它們的比表面

3、積分別為85.86 m2/g和38.82m2/g。傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)證明過氧化氫處理成功在Fe@C NCs和Ni@C NCs的表面嫁接了含氧官能團(tuán)，如羧基和羥基。同時(shí)，zeta電位測(cè)試也表明過氧化氫處理改變了Fe@C NCs和Ni@C NCs的表面電荷特征。
　　將改性處理得到的Fe@C NCs和Ni@C NCs用作吸附劑，應(yīng)用于染料亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)的吸附研究。本論文系統(tǒng)地研究了染料初始濃度、吸附時(shí)間

4、、pH值和溫度對(duì)吸附量的影響。采用擬一級(jí)和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合吸附動(dòng)力學(xué)過程，Langmuir和Freundlich模型分析吸附等溫線，發(fā)現(xiàn)Fe@C NCs和Ni@C NCs對(duì)MB的吸附動(dòng)力學(xué)更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)，吸附等溫線更符合Langmuir模型，根據(jù)此模型計(jì)算Fe@C NCs和Ni@C NCs對(duì)MB的最大單層吸附量分別為46.5 mg/g和20.6 mg/g。吸附熱力學(xué)研究表明Fe@C NCs對(duì)MB的吸附是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的吸附過程，而