磁性腐殖酸的制备、表征及对染料的吸附性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

废水中有机染料的去除在工业废水处理是一大挑战。目前，磁性纳米粒子在环境保护领域中得到了广泛的使用，因为它们的体积非常小，没有内部扩散性，成本低，高表面积与体积的比，高磁性和高分离性，为了弥补这两个短缺，各种天然的和合成的聚合物，已被引入MNP表面合成具有高稳定性和超级吸附能力的新型吸附剂。相比赤裸的MNP和聚合物，得到的材料对各种重金属离子的去除性能将更高。

腐殖物质（HS），其中包括腐殖酸（HA），富里酸（FA）和胡敏素，构成大约60％的溶解的有机碳在水系统中。腐殖酸和亚甲蓝的结合可以大幅修改其理化性质和吸附性能，此外，腐殖酸对重金属离子和有机污染物较强的络合能力对调节他们的流动性和水系统中的运输是重要的。鉴于此点，可用腐殖酸到Fe3O4表面的方法来制备一种新型的Fe3O4腐殖酸磁性纳米离子来净化受污染的水系统。在合适的pH值下，Fe3O4腐殖酸磁性纳米离子能够消除约99％的汞（Ⅱ）和Pb（II）和约95％的镉（II）和Cu（Ⅱ）。此外，四氧化三铁腐殖酸磁性纳米离子也证明了对有机染料，例如亚甲基蓝和罗丹明，拥有一个快速的吸附率和较高的去除能力，更重要的是，染料加载的四氧化三铁腐殖酸磁性纳米离子可以很容易地用酸性溶液洗脱再生。这优势将大大降低污水处理成本。根据实验结果，对于Fe（II）的快速再生和OH自由基的生产，它们属于高催化能力的Fe3O4腐殖酸磁性纳米离子。

2. 国内外研究现状分析

不溶性腐植酸对亚甲蓝有吸附作用，且为物理吸附。在近中性的条件下，对亚甲蓝的吸附率高且稳定。

在合适的ph值下，fe3o4腐殖酸磁性纳米离子能够消除约99％的汞（Ⅱ）和pb（ii）和约95％的镉（ii）和cu（Ⅱ）。此外，四氧化三铁腐殖酸磁性纳米离子也证明了对有机染料，例如亚甲基蓝和罗丹明，拥有一个快速的吸附率和较高的去除能力，更重要的是，染料加载的四氧化三铁腐殖酸磁性纳米离子可以很容易地用酸性溶液洗脱再生。这优势将大大降低污水处理成本。

为了使染料废水净化，已经有很多不同的方式出现。近几年，许多物理、化学方法已被用来处理染料负载的废水，如：吸附、化学氧化、电化学氧化及光催化氧化等。

3. 研究的基本内容与计划

核-壳结构的磁材料通过使用腐殖酸涂层装饰赤裸的Fe3O4而合成。赤裸的Fe3O4纳米离子和所制备的Fe3O4腐殖酸磁性纳米离子的物理化学性质通过傅立叶变换红外光谱（FTIR），比表面积（BET），衍射（XRD），Zeta电位等分析进行表征。通过吸附动力学，等温吸附以及pH的影响来研究磁性腐殖酸对亚甲蓝染料的吸附作用及效果，并应用一级、二级模型和内部颗粒扩散模型来进行动力学研究，以及Langmuir等温吸附式和Freundlich等温吸附式来进行热力学研究，并以此得出熵变、焓变、活化能等数据来分析磁性腐殖酸对压亚甲蓝染料的吸附反应及机理。

4. 研究创新点

在纯腐殖酸钠上负载Fe3O4纳米粒子，使其成为磁性材料，具有较高的吸引力及稳定性，提高对亚甲蓝的吸附作用。