基于納米鐵酸鹽材料去除染料、重金屬和有機污染物及點位能量分布的研究.pdf

1、隨著工業(yè)革命的發(fā)展，現(xiàn)代化進程的快速推進，我國面臨著十分嚴峻的水污染問題，特別是染料廢水、重金屬廢水以及有機污染物廢水。本文以鐵酸鹽納米材料為基礎，通過研究以剛果紅和羅丹明 B為目標污染物的染料廢水；鉛作為目標污染物的重金屬廢水；硝基苯酚、阿特拉津、卡馬西平、雙酚A和諾氟沙星作為目標污染物的有機污染物廢水，希望能在一定程度上擴展鐵酸鹽納米材料在吸附處理水體污染物的應用，并且在對有機污染物的吸附的基礎上，研究了金屬氧化物納米材料的點位能量

2、分布情況，為拓展點位能量分布的研究打下基礎。本文的主要研究內容有：
　　1、本文采用簡易方法制備高純度BiFeO3納米材料，并通過一些表征手段如XRD、SEM、BET、紫外漫反射等對合成的材料進行表征。以剛果紅和羅丹明B作為目標污染物，研究BiFeO3的吸附和光催化性能，研究結果表明：BiFeO3對剛果紅和羅丹明B的吸附符合Langmuir等溫吸附模型和偽二級吸附動力學模型；其對剛果紅最大吸附量為24.27 mg g-1，而對羅丹

3、明B的最大吸附量僅為7.96 mg g-1，吸附速率分別為0.0243和0.0406 g mg-1 min-1；說明BiFeO3對剛果紅的吸附性能明顯優(yōu)于其對羅丹明B的吸附性能。同時研究在可見光照射下BiFeO3對剛果紅和羅丹明的光催化性能，其結果表明BiFeO3對剛果紅光降解的去除率是其對羅丹明B的兩倍多。通過BiFeO3對剛果紅和羅丹明B吸附和光催化協(xié)同作用的研究，可知在整個降解過程中，BiFeO3對剛果紅的去除率明顯高于羅丹明B，

4、經過4h后，BiFeO3基本上將剛果紅降解完全，而對羅丹明B的降解僅僅只有30％。
　　2、本文以FeIII修飾MOF-5的金屬-有機框架作為前驅體和犧牲模板合成的納米多孔吸附劑ZnO/ZnFe2O4/C，并且借助XRD、SEM、TEM、VSM、BET等對合成的材料進行表征。通過對Pb(II)的吸附試驗來研究ZnO/ZnFe2O4/C的吸附性能，主要實驗包括pH的影響、吸附等溫線和吸附動力學。研究結果表明：ZnO/ZnFe2O4/

5、C吸附Pb(II)分別符合Langmuir等溫吸附模型和偽二級吸附動力學模型。這種由MOF衍生的吸附劑表現(xiàn)出高效的吸附性能，對Pb(II)的最大吸附量達到344.83 mg g-1。粉末X射線衍射和高分辨的X射線光電子能譜結果表明：Pb(II)取代了氧化鋅納米晶體中很大一部分的Zn(II)；透射電鏡觀察到吸附Pb(II)后的晶體的平均粒徑顯著降低，并且外層存在缺陷，這也證明了Pb(II)離子對氧化鋅晶體具有明顯的影響；通過定量測量，釋放

6、出的Zn(II)離子與被吸附的Pb(II)離子呈近線性關系(R2=0.977)，于是提出鉛離子與鋅離子在吸附過程中發(fā)生離子交換的吸附機理，而將高濃度高毒性的重金屬鉛轉化成低濃度低毒性的鋅，這為處理毒性大的重金屬廢水提供了一條新的途徑。此外，吸附Pb(II)離子后，吸附劑仍表現(xiàn)出強磁性，可以通過外部的磁鐵將它從水溶液中分離出來。
　　3、以FeIII修飾MOF-5作為犧牲模板合成的金屬氧化物納米材料ZnO/ZnFe2O4/C，并使用

7、XRD、SEM、TEM、EDS等手段進行表征。通過選用阿特拉津、卡馬西平、雙酚A、諾氟沙星和對硝基苯酚作為目標污染物研究合成的ZnO/ZnFe2O4/C吸附性能，結果表明ZnO/ZnFe2O4/C吸附阿特拉津、卡馬西平、雙酚A、諾氟沙星和對硝基苯酚的最大吸附量的排序為對硝基苯酚>諾氟沙星>雙酚A>卡馬西平>阿特拉津，所有的等溫線擬合與Freundlich模型相比更符合Dubinin-Ashtakhov等溫吸附模型。之后在Dubinin-