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磁性氧化镁复合物的吸附性能



水体污染的第一污染物是有机染料。在各种常规处理有机染料废水的措施中,吸附法因简便易行、低成本、节能高效等特性一直处于主导地位。近几年来,相关研究逐渐深入至开发吸附材料以对染料废水进行处理。主要目的在于开发高吸附容量、易回收、环境友好型的吸附剂。

氧化镁作为一种原料易得、节能高效、安全无毒的吸附材料,在有机染料废水的处理领域已经得到广泛应用。具有微纳米分级结构的氧化镁因具有多孔道与高比表面积的结构特点,对部分阴离子型的有机染料表现出优异的吸附性能。

然而,使用沉降、离心、过滤等传统的方法,从水体中分离出达到吸附平衡的吸附剂,不仅操作成本比较高,而且耗时耗力。为了解决氧化镁吸附剂的分离问题,将合成兼具磁分离功能与吸附性能的吸附材料做为目标,模版选用分级结构花状碱式碳酸镁,通过离子置换反应,制备出MgO-MgFe2O4MgO-Fe等磁性氧化镁复合材料。同时,分析煅烧温度与FeCl2添加量对产物性质造成的影响,并研究在最优条件下合成的MgO-MgFe2O4MgO-Fe复合材料对阴离子型有机染料的吸附性能。

(一)制备MgO-Fe复合材料并研究其吸附性能。选用分级结构花状碱式碳酸镁(MCH)为模版,通过离子置换反应和后续的H2还原煅烧,利用碳酸盐溶度积(Ksp)的不同制备分级结构花状MgO-Fe复合材料。测试在反应过程中FeCl2的添加量对MgO-Fe复合材料的晶相结构、微观形貌、磁性产生的影响,并考察在最佳工艺条件下合成的MgO-Fe复合材料对阴离子型有机染料酸性品红、刚果红、甲基橙的吸附性能。

分析结果显示:MgO-Fe复合材料对于刚果红的饱和吸附容量可以达到1921mg/g,显著高于其他的磁性吸附剂。

(二)制备MgO-MgFe2O4复合材料并研究其吸附性能。选用分级结构花状碱式碳酸镁(MCH)为模版,通过离子置换反应在部分MCH刻蚀上的MgO-MgFe2O4的前驱物,然后经过高温煅烧,生成分级结构花状MgO-MgFe2O4复合材料。通过考察煅烧温度和FeCL2的添加量这两个影响产物性质的重要因素对MgO-MgFe2O4复合材料的晶相结构、微观形貌、吸附性能、磁性产生的影响,总结最佳的合成工艺条件。

在最优合成工艺条件下制备的MgO-MgFe2O4复合材料,对偶氮染料刚果红的吸附容量可以达到498mg/g。同时,对其它的的阴离子型有机染料酸性品红与甲基橙同样具有一定的吸附效果。




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