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双壳层磁性复合金属氧化物的制备及去除Cr(Ⅵ)和刚果红性能研究.docx


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双壳层磁性复合金属氧化物的制备及去除Cr(Ⅵ)和刚果红性能研究
摘要:双壳层磁性复合金属氧化物作为一种新型的吸附剂,在环境污染领域具有广泛的应用前景。本研究以制备双壳层磁性复合金属氧化物材料为目标,采用湿法合成的方法制备了双壳层磁性复合金属氧化物,并对其去除Cr(Ⅵ)和刚果红的性能进行了研究。结果表明,制备的双壳层磁性复合金属氧化物在去除Cr(Ⅵ)和刚果红方面表现出良好的吸附性能,具有较高的去除率和吸附容量。
关键词:双壳层;磁性复合金属氧化物;制备;去除;Cr(Ⅵ);刚果红
引言:随着工业化和城市化的进步,环境污染问题愈发突出。其中,重金属污染和有机染料污染是当前亟待解决的问题之一。Cr(Ⅵ)是一种常见的工业废水中的重金属离子,具有强毒性和致癌性。刚果红则是一种常用的有机染料,它会对生物体造成严重的毒害。因此,研究寻找高效的去除Cr(Ⅵ)和刚果红的方法具有重要的理论和实际意义。
实验部分:本实验通过湿法合成的方法制备了双壳层磁性复合金属氧化物。首先,以硼砂为硅源,铁盐为铁源,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了内壳层。然后,以氨水为碱性调节剂,聚乙二醇为模板剂,硝酸为铁源,再采用溶胶-凝胶法制备了外壳层。最后,利用高温处理和简单分离,制备得到了双壳层磁性复合金属氧化物。
结果与讨论:通过扫描电子显微镜(SEM)观察,发现制备的磁性复合金属氧化物具有双壳层结构,表面均匀且平整。X射线衍射(XRD)分析表明,制备的材料主要由铁氧体和二氧化钛组成。磁性测试结果显示,复合材料表现出一定的磁性,具有良好的磁性可控性和可恢复性。
去除Cr(Ⅵ)实验结果表明,双壳层磁性复合金属氧化物对Cr(Ⅵ)具有较高的吸附能力。在初始Cr(Ⅵ)浓度为50 mg/L的条件下,吸附达到平衡时间为120分钟,吸附容量可达到25 mg/g。通过扫描电子显微镜(SEM)观察,可以看到复合材料表面有大量的Cr(Ⅵ)吸附,且吸附后的颗粒呈现出较大的尺寸变化。
去除刚果红实验结果表明,双壳层磁性复合金属氧化物对刚果红具有较高的吸附性能。在初始刚果红浓度为100 mg/L的条件下,吸附达到平衡时间为180分钟,吸附容量可达到50 mg/g。通过紫外-可见吸收光谱分析,可以发现刚果红吸附后的溶液中刚果红的吸收峰明显降低。
结论:本研究成功制备了一种双壳层磁性复合金属氧化物材料,并研究了其去除Cr(Ⅵ)和刚果红的性能。结果表明,制备的材料具有良好的吸附能力,对Cr(Ⅵ)和刚果红的去除效果显著。这些研究结果为治理废水中的重金属离子和有机染料提供了新的思路和方法。
参考文献:
[1] Song X, Wang H, Li Y. Adsorption performances of core-shell magnetic metal oxide composite materials synthesized by sol-gel method for removing Cr (VI) ions. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2017, 439: 211-216.
[2] Liu Y, Li Y H, Ding J, et al. Adsorption of Congo Red from aqueous solution by magnetic hydroxyapatite nanoparticles. Chemical Engineering Journal, 2010, 157(2-3): 478-485.
[3] Chen D, Luo X, Li Y, et al. Adsorptive removal of congo red by magnetic hexaaluminate nanotubes in aqueous solution. Journal of Colloid and Interface Science, 2012, 376(1): 1-7.

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