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在经济飞速发展的今天,人类的活动已经给环境带来了许多负面影响。自然岩石风化、火山爆发以及人类的活动,使得砷在土壤中及地下水中富集,最终一般以生物链的方式进入人体影响人类健康。近年来,世界许多国家和地区都陆续有相关急性、慢性砷中毒的报道,因此饮用水中的砷污染引起了世界的广泛关注。如何高效、便捷、环保的去除水体中的砷离子已成为当前一个紧迫的问题。本文首先采用环境友好、价格低廉、结构独特、具有良好吸附性能的天然埃洛石纳米管(HNTs)为载体材料,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对HNTs进行表面修饰,继而采用偶合接枝的方法,以戊二醛为偶联剂将支链的聚乙烯亚胺接枝到HNTs纳米管上,并进行季铵盐化,制备出季铵盐化聚乙烯亚胺接枝埃洛石(QAPEI-HNTs)纳米复合材料,用于去除水体中砷离子。本章研究中利用FTIR、TEM、TGA、BET、Zeta测定等手段对复合材料进行表征。FTIR图谱和TEM形貌表征证明QAPEI-I-HNTs纳米复合材料制备成功;Zeta电位测试可以看出在pH小于8时表面带大量正电荷;BET测试表明QAPEI-HNTs具有较高的比表面积。批吸附实验探究QAPEI-HNTs吸附砷的最佳吸附条件,并且评估QAPEI-HNTs吸附砷的动力学。研究表明,QAPEI-HNTs的除砷效率基本不受温度影响,且在pH为6-7,QAPEI-HNTs用量为2 mg/mL,砷溶液初始浓度为4 mg/L时,对砷污水处理30 min便能达到理想去除效率,且可重复利用性好;吸附动力学研究表明QAPEI-HNTs吸附As(Ⅲ)和As(V)的过程更符合准二级动力学模型,说明材料吸附砷离子是通过化学吸附发生的。上述研究中发现,材料对As(Ⅴ)均具有优异的去除效果而对As(Ⅲ)的去除优势并不明显,为提高吸附材料对As(Ⅲ)的去除能力,采用快速还原共沉淀法,在HNTs的管外生长出与As(Ⅲ)亲和力较强的Fe3O4,制备出能够快速固液分离,不会造成二次污染的高效吸附剂Fe3O4/HNTs纳米复合材料。利用HNTs独特的空间结构,诱导生成的Fe3O4尺寸较小,并且有效避免了团聚现象。FTIR和XRD图谱表明复合材料制备成功;采用SEM和TEM对不同制备方法下的复合材料进行了形貌表征,发现在3:1(铁盐:埃洛石)质量比下能在埃洛石表面生成特殊的针状四氧化三铁,且材料分布均匀,无团聚现象。批吸附实验探究了Fe3O4/HNTs的最佳除砷参数,研究表明,Fe3O4/HNTs复合材料的除砷效率基本不受温度影响,且在pH为6-7,吸附剂用量为2 mg/mL,初始浓度为4mg/L时,对砷污水处理60 min便能分别达到98%、99%去除效率,且可重复利用性好。该复合材料对As(Ⅲ)的去除具有明显的优势;吸附动力学研究表明Fe3O4/HNTs吸附As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的过程更符合准二级动力学模型,说明材料吸附砷离子是通过化学吸附发生的;等温吸附研究表明Fe3O4/HNTs对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附行为遵循Sips模型,最大吸附容量分别为126.74 mgAs(Ⅲ)/g和121.29 mgAs(V)/g。这些结果表明,该复合材料在除砷污水方面具有较大的应用前景。上述研究中,材料对As(Ⅲ)的去除效果明显提高,但由于材料尺寸小,制备条件严格,不利于大规模应用。为获得更高吸附性能和实际应用价值的砷吸附剂,采用天然埃洛石纳米管(HNTs)作为基体材料,采用低成本的三维多孔结构的聚氨酯泡沫作为碳源,在高温碳化后生成HNTs/C复合材料,并采用共沉淀法,制备出具有三维结构、高比表面积、具有磁性易分离的高效吸附剂,并应用于水体砷的去除。采用FTIR、TEM、Raman、TGA、BET、VSM等测试手段对复合材料进行表征证明,HNTs/C/Fe3O4磁性纳米复合材料已成功制备出,复合材料表面粗糙,比表面积大,有很强的磁响应性能,具有三维多孔结构且孔径尺寸小,材料分布均匀,无团聚现象。批吸附实验探究了 HNTs/C/Fe3O4的最佳除砷参数,研究表明,HNTs/C/Fe3O4的除砷效率基本不受温度影响,能够在中性条件下(pH 6-7)使用较少(0.5 mg/mL)的吸附剂快速(60 min)去除溶液中砷离子,并能达到较高的去除效率,且可重复利用性好。该HNTs/C/Fe3O4三维多孔磁性纳米复合材料对As(Ⅲ)和As(V)均具有较高的去除效率达到99%以上,相比于已报导出的其它砷吸附材料,该复合材料对As(Ⅲ)的去除具有明显的优势。吸附动力学研究表明HNTs/C/Fe3O4吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的过程更符合准二级动力学模型,说明材料吸附砷离子是通过化学吸附发生的;等温吸附研究表明HNTs/C/Fe3O4对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附行为遵循Sips模型,最大吸附容量分别为34.54 mgAs(Ⅲ)/g和1491.72 mgAs(V)/g;热力学研究表明HNTs/C/Fe304吸附是一个自发过程。这些结果表明,HNTs/C/Fe3O4复合材料在除砷污水方面具有较大的应用前景,且再生性能好,无二次污染。