磁性腐植酸的制备及对铜离子的吸附性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

废水中重金属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。

1. ha-coated fe₃o₄即磁性ha 和naked fe₃o₄ 的制备及其吸附性能的对比

2. 其吸附性能对比包括：吸附动力学实验、吸附等温线、ph值影响、温度对吸附的影响、温度对反应速率的影响

2. 国内外研究现状分析

目前，纳米材料因为其特定的较大的表面积和没有内部细小的扩散阻力，已被广泛应用于吸收剂，例如纳米碳材料等。而磁性纳米粒子适用于去除水体中的重金属，并易再生及再利用。只有少量的磁性纳米粒子受到空气中氧的作用，并很容易就聚集在水体中。磁性微粒可以吸附水中的污染物，并通过磁力沉降从水中分离出来。在整个吸附过程中，可能会发生表面复杂吸附、离子交换和溶解作用。为了更加快速和方便的去除水中细小的微粒，以磁性Fe₃0₄形式的磁性材料已被广泛运用。研究表明，腐殖酸对Fe₃O₄纳米粒子有较高的吸引力，而且磁性腐殖酸的吸附作用提高了纳米粒子的稳定性，从而防止被氧化。另外，磁性腐殖酸提高了对铜离子的吸附作用，因为腐殖酸表面带有负电荷，而铜离子表面带有正电荷，有利于吸附的进行。

3. 研究的基本内容与计划

在该课题中，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铜离子的吸附作用及效果，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铜离子的吸附反应及机理。

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，提高对铜离子的吸附作用。