微波辅助的海泡石负载纳米磁铁矿的制备及其处理水体中低浓度Cr(VI)中的应用

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• 作者：于生慧姚奇志周根陶
• 会议时间：2014-10-01
• 关键词：复合材料 ; 纳米磁铁矿 ; 海泡石 ; 微波加热法 ; 铬元素检测
• 作者单位：于生慧,周根陶(中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026)姚奇志(中国科学技术大学化学与材料科学学院,合肥230026)
• 母体文献：2014年全国矿物科学与工程学术会议论文集
• 会议名称：2014年全国矿物科学与工程学术会议
• 会议地点：南京
• 主办单位：中国矿物岩石地球化学学会
• 语种：chi
• 分类号：O65;X

摘要

Cr(Ⅵ)是一种高毒性的重金属,对生物有着致癌、致畸、致突变的作用,如何处理进入生态系统中的铬一直是环境和材料领域的重要课题.到目前为止,应用于铬处理的技术主要有吸附、化学沉淀、离子交换、超滤、反渗透和生物吸附等.纳米磁铁矿在处理Cr(Ⅵ)时不仅可以将其去除,还可以将其还原从而降低其毒性。本实验中以海泡石为负载材料,采取Fe2+和Fe3+共沉淀的策略,以氢氧化钠为沉淀剂,在乙二醇和水的混合体系中,通过微波加热,成功制备出具有良好分散性的纳米磁铁矿-海泡石复合材料。采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线粉末衍射(XRD),能谱(EDX),X射线光电子能谱(XPS)等手段对所得材料进行表征,并且测试了其对Cr(Ⅵ)的还原吸附性能,铬离子浓度采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)和电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)进行测定。在复合材料体系中,海泡石作为负载材料对纳米磁铁矿起到很好的分散效果,但对Cr(Ⅵ)几乎没有吸附效果,对Cr(Ⅵ)的吸附容量也较低,负载的纳米磁铁矿对Cr的去除起到了主要作用。XPS对吸附前后铬的价态分析表明,高毒性的Cr(Ⅵ)被磁铁矿还原为了低毒性的Cr(Ⅵ)。对海泡石负载纳米磁铁矿吸附Cr(Ⅵ)数据进行热力学模型拟合发现,Redlich-Peterson和Langmuir吸附等温线更适合模拟实验数据,表明纳米磁铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附表现为单层吸附。考虑到吸附前后复合材料所具有的磁性,以及微波法的简易性,海泡石负载纳米磁铁矿在水污染处理中有着良好的应用前景。