目录
摘要Ⅱ
关键词Ⅱ
ABSTRACTⅢ
KEY WORDSⅢ
引言1
1 材料与方法3
1.1 仪器及试剂3
1.2 材料的制备3
1.3 实验方法3
1.3.1 吸附实验4
1.3.2 共存阴离子对吸附的影响4
1.3.3 脱附和循环实验4
2 结果与分析5
2.1 材料的表征5
2.1.1 SEM图像5
2.1.2 FTIR光谱5
2.1.3 BET分析 6
2.2 吸附实验6
2.2.1 pH影响6
2.2.2 初始浓度、温度的影响7
2.2.3 超声时间的影响8
2.3 阴离子对吸附干扰研究9
2.4 脱附和循环性能研究10
3 讨论10
3.1 实验结论10
3.2 展望11
致谢11
参考文献12
三维花球状水滑石的制备及其在橙Ⅱ去除研究中的应用
摘 要
酸性橙Ⅱ是一种橙黄色染料，广泛应用于工业和医学的染色工艺，橙Ⅱ作为一种非食用型色素，其本身和产生的染料废水会严重危害人类和动物的健康，因此寻找能够低成本、高效地去除染料的方法成了人们越来越关注的问题。近年来水滑石类材料因其吸附能力强，去除效率高，成本低廉而备受人们青睐。本文运用水热法，以尿素为沉淀剂制备了三维花球状钴铁类水滑石材料(CoFeLDHs)，并将其应用于橙Ⅱ的吸附去除研究。同时，采用BET、FTIR、SEM等仪器来表征CoFeLDHs的微观形貌、官能团分布和比表面积，得出钴铁类水滑石(CoFe－LDHs)独特的结构特征使其对橙Ⅱ有着优秀的吸附能力。随后优化三维花球状水滑石对橙Ⅱ的吸附条件，初步解释了pH、初始浓度、吸附温度和超声时间等因素影响吸附容量的原因。并在最佳吸附条件下研究了常见阴离子对CoFeLDHs吸附橙Ⅱ的干扰情况。另外，四次脱附循环表明在酸性条件下材料有很高的脱附率， *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ￥351916072$ 
具备良好的重复利用性。
引言
近年来，染料工业废水排放量与日俱增，由此带来的废水处理压力越来越大，寻求优秀的染料去除方法的需求也更加迫切。染料废水中包含印染工艺中未反应的染料以及反应过程中的化学助剂，其中的含氮化合物及重金属元素更是具有“致突变、致癌、致畸”毒性[1, 2]，同时浓度大、排放量大等特点也使得染料废水成为较难处理的废水中的一种。酸性橙Ⅱ是一种日常生活中常见的化工染料，因其有着鲜艳的色泽，被广泛应用于各行业的染色工艺中；同时，它的pH变色范围是11.013.0，可以作为强碱性条件下的酸碱指示剂。未经处理的橙Ⅱ废水严重威胁到了人体健康，并对环境造成了污染，因此越来越多的学者致力于寻找能够经济高效地去除橙Ⅱ废水的方法。
目前，经文献报道的处理橙Ⅱ废水的方法大致可以分为三类：化学法、生物法和物理法[3]。化学法的原理是使染料参与到化学反应过程中，使其作为反应物来实现染料的降解。实际中应用较多的是电化学法，其本质是一种电子在固体(电极)和液体(电解液)的交界处发生的迁移反应[4]，电化学反应处理染料虽然分解效率高，但是存在着设备造价昂贵、能量消耗较大、易引入二次污染物等问题，从经济性考虑并不是最佳选择。生物法[5]利用生物体的新陈代谢作用降解染料，其优点是投资小、循环利用性好、化学耗氧量去除率高，但存在着颜色去除不明显、降解时间长等问题。物理法[6]包括萃取法、膜分离法以及吸附法等。萃取法的优点是操作简单，脱色效果好。但不足是萃取过程中使用的萃取剂很可能会对水质造成二次污染；膜分离法在处理大量的染料废水时，需要频繁更换来保持良好的去除效果，成本较高。且膜一旦被污染就很难再次使用，显著影响处理效率，进一步拉大处理成本。
吸附法逐渐克服了上述诸多问题，并因其对染料去除的高效性，材料的可重复利用性以及经济性逐渐成为研究人员着重和改善的方面。吸附法在染料废水处理过程中，吸附剂依靠大比表面积等自身性质使染料向材料表面迁移，通过离心等手段使目标物与基质分离，从而达到去除染料的目的。吸附剂的性质决定了吸附法的特点。一般吸附剂的成本较低，且比表面积越大对污染物吸附效果越好。文献中有诸多材料用作吸附染料的吸附剂，包括含碳材料如活性炭[7]、工农业废弃物[89]等；生物材料如花生壳[10]、落叶[11]等；以及纳米材料如纳米金属复合材料[12]、碳纳米管[13]等。这些材料不但廉价易得，而且有一定的吸附效果，但吸附容量仍不理想且难以重复利用，废弃后易对环境产生二次污染。近年来，水滑石作为一种新兴的纳米材料，因其吸附容量大和可快速磁分离的特性，在染料去除中占据独特优势。
水滑石类化合物(Layered double hydroxides, LDHs) [14]具有由金属氧化物或金属氢氧化物层板构成的夹层状结构，层间存在着一定量的负离子，属于一种特殊的层状化合物。其通式为：[M2+1xM3+x(OH)2]n+(An)x/nmH2O，M2+、M3+是不同价态的金属阳离子，An是层间负离子，x定义为：M3+/(M3++M2+)摩尔比。当0.2≤x≤0.5，能形成结构完整的LDHs。由于水滑石独特的层状结构，其层板间的负离子可以与外界的阴离子发生交换反应，利用这种层间负离子的可交换性[15]，可以控制反应条件来插入不同的负离子，进而得到不同性质的类水滑石。许多研究表明，焙烧处理后的水滑石向复合金属氧化物方向转变，具有记忆效应[16]。吴永娟[17]等人制备Co/FeLDO在溶液初始pH值为27时，对甲基橙的平衡吸附量117.5~121.0 mgg1。当Co/FeLDO用量为0.67 gL1时，对100 mgL1甲基橙溶液去除率超过90%。赵策[18]等分别用煅烧前后的镁铝水滑石来去除水中的Cr(Ⅳ)，结果显示经过煅烧的水滑石去除效果要优于未煅烧的，并将利用“记忆效应”得到的材料重复进行四次吸附实验后仍具有较好的去除效果。

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