论文部分内容阅读
磁性Fe3O4纳米粒子由于具有易分离、重复使用性好、表面易功能化等特点,在水处理领域具有很大的应用价值。支链聚乙烯亚胺（PEI）是反应活性高、阳离子密度大的水溶性聚合物,在水溶液中以聚阳离子的形式存在,对阴离子具有吸附和中和作用。同时,PEI分子中含有大量伯胺和仲胺,能有效螯合重金属离子。本文以磁性Fe3O4纳米粒子为核,将不同相对分子质量的PEI接枝到其表面,合成出一种成本低、吸附性能好、易分离、可重复使用且性能稳定的吸附剂。本文以NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法合成了超顺磁性纳米粒子（MNPs）,紧接着用油酸修饰纳米粒子,改善其稳定性和亲油性;然后在其表面引入高化学活性的环氧基,利用环氧基与氨基的开环反应将不同相对分子质量（600,1800和10000g·mol-1）的PEI接枝到纳米粒子表面,得到一系列氨基修饰的纳米粒子（PEI600-MNPs,PEI1800-MNPs和PEI10000-MNPs）。采用FT-IR、XRD、VSM、SEM、TEM、Zeta电位仪和TGA等手段对所制备纳米粒子进行分析表征。结果表明,PEI-MNPs为具有超顺磁性、粒径约12nm的微球,具有高的饱和磁化强度（38.75emu·g-1）,在外加磁场作用下易于从溶液中分离。同时,PEI-MNPs具有高的等电点（10.41）,在碱性溶液中粒子表面带正电荷,有利于阴离子的吸附。研究了氨基修饰纳米粒子对水溶液中Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的吸附性能。考察了溶液初始pH、离子强度、离子浓度、接触时间和粒子贮存时间对吸附过程的影响;考察了纳米粒子对天然水中Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的吸附性能;考察了PEI-MNPs的可重复使用性。结果表明,PEI10000-MNPs对Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的吸附能力最强,其次是PEI1800-MNPs,最后是PEI600-MNPs;PEI-MNPs对Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的最佳吸附pH分别约为2.0和5.0;吸附均遵循Langmuir等温吸附模型,25℃条件下吸附平衡时间分别约为30min和60min,PEI10000-MNPs对Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的最大吸附量分别为95.29mg·g-1和114.85mg·g-1;吸附均遵循准二级动力学模型;天然水中的杂质离子对Cr（Ⅵ）和Pb（Ⅱ）的吸附过程影响不明显;PEI-MNPs在贮存40天后,吸附量下降20%左右;用0.5mol L-1NaOH作脱附液,对PEI-MNPs进行5次吸附-脱附实验后,吸附量保持最初吸附量的80%左右。