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材料科学|铁酸锰磁性纳米微球的制备及其在重金属吸附领域的应用研究

汉斯出版社

2024-01-30

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导读：

为解决传统重金属吸附剂处理效果差、去除率低和不可循环利用等问题，本研究采用溶剂热法制备铁酸锰(MnFe₂O₄)磁性纳米微球并对其进行分析表征、吸附测试以及实验室模拟工业废水对其进行吸附实验，研究其在吸附剂领域的应用潜力并利用其特殊磁响应机制及吸附特性模拟应用于工业废水处理领域。

基本信息：

铁酸锰磁性纳米微球的制备及其在重金属吸附领域的应用研究

Preparation of Manganese Ferrite Magnetic Nano-Microspheres and Their Application in the Field of Heavy Metal Adsorption

作者：

张博宇, 李晓雄, 刑思召, 臧子怡*, 王光硕：河北工程大学材料科学与工程学院，河北邯郸

关键词:

铁酸锰；纳米微球；溶剂热法；工业废水；吸附

项目基金：

国家级大学生创新创业训练计划项目：一种可重复使用重金属吸附剂的制备及应用(项目编号：202310076001)

原文链接：

https://doi.org/10.12677/MS.2024.141005

内容简介：

在汉斯出版社《材料科学》期刊上，有论文制备并研究了一种新的重金属吸附剂——铁酸锰纳米微球，基于铁酸锰纳米颗粒合成机理，运用尿素来提供 OH⁻，调控其用量进行对铁酸锰纳米颗粒形貌的控制，在制备过程总添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)利用其较强的比表面能提高捕获重金属粒子的能力同时也在磁性粒子表面形成保护膜，保护磁性粒子，不被外界环境破坏，保留磁性粒子特征。通过外界磁场控制实现其与工业废水的脱离，在洗脱液的作用下实现磁性粒子与重金属分离，实现吸附材料的重复利用并将其应用在废水处理领域提高传统废水处理吸附材料的实用性及其经济性。

图 4 为对 MnFe₂O₄纳米微球在室温下进行 VSM 测试的结果，该图显示了 MnFe₂O₄纳米微球在−30000到 30000 Oe 的磁场范围内的磁滞回线，通过对其测试结果分析来看其符合经典的郎之万顺磁理论，忽略剩磁以及矫顽力在某种程度上来说可以认为 MnFe₂O₄纳米微球在室温下具有超顺磁性，这表明若将其应用在重金属废水处理时可以通过外加磁场的作用使其与废水分离，轻松实现吸附材料重复利用。

本研究以溶剂热法为基础制备 MnFe₂O₄ 纳米微球，通过尿素提供 OH⁻使溶液呈现碱性，后与 Mn²⁺及 Fe³⁺相互作用生成产物，同时加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进一步提高磁性粒子表面活性并保护磁性粒子，降低应用时对环境的敏感度。该方法制备的目标磁性粒子具有效率高，成本低，易于固液分离等特点，通过实验模拟其对重金属有着优异吸附性，是一种理想的吸附材料。现虽已成功制备 MnFe₂O₄纳米微球但其载体的选择仍存在问题，是否能广泛应用于实际废水处理以及其在复杂环境下能否正常工作仍需实验，需根据实际情况不断改进制备过程。未来可从表面改性方向研究，引入活性基团等方面进一步提高其吸附性能；采用复合形式，选择合适基体制备介孔材料，其可增强纳米微球对环境适应能力的同时也解决纳米微球应用时易团聚缺点，把该类粒子带到一个新高度。

1.刘甜, 蔡芳昌, 马宁, 张驰, 廖伟平, 周威, 文胜, 肖汉文, 蒋涛. 包埋碳纳米管海藻酸钠凝胶球的制备及对甲基橙吸附性能研究[J]. 化学工程与技术, 2011, 1(2): 29-34.

http://dx.doi.org/10.12677/hjcet.2011.12006

2.黄嘉婕, 苏润, 严瑾, 周亚红. 纳米金的制备及其检测水中重金属Cr3+的应用研究[J]. 化学工程与技术, 2019, 9(3): 178-185.

https://doi.org/10.12677/HJCET.2019.93026

3.霍铭, 王越. 碳纳米管在生物医药领域中的应用及其毒性研究[J]. 材料化学前沿, 2019, 7(1): 1-7.

https://doi.org/10.12677/AMC.2019.71001

4.胡天玉, 张占群, 王磊, 姜文旭, 但宏兵, 李建军, 刘银. 氧化锆磁性吸附剂的制备及其磷吸附研究[J]. 化学工程与技术, 2022, 12(3): 178-187.

https://doi.org/10.12677/HJCET.2022.123025

5.徐宇炀, 祁佩荣, 王世锋. 柚子皮活性炭对重金属锰离子吸附的研究[J]. 水污染及处理, 2018, 6(1): 87-94.

https://doi.org/10.12677/WPT.2018.61011

所属期刊

-Material Sciences-

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