磁性蒙脱石的制备及其对四环素与环丙沙星的吸附性能研究

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黏土矿物材料是自然界中广泛存在的天然材料,它们通常具有特殊的孔道结构,因此可以用作吸附剂,本论文采用溶剂热法一步制备磁性黏土复合材料,以解决废水处理后固液难以分离的问题,并选取四环素和环丙沙星这两种抗生素作为目标污染物,通过研究其在磁性黏土材料上的吸附性能,探索吸附材料的开发与应用。具体内容如下:(1)选取五种黏土材料(累托石,火山石,蛭石,蒙脱石,硅藻土)为吸附剂,探讨它们在不同条件下对水体中四环素和环丙沙星的吸附情况,选出吸附能力最优异的吸附剂。实验证明,蒙脱石是性能最优良的吸附剂。(2)采用一步溶剂热法制备出磁性蒙脱石吸附剂,利用FTIR、XRD、SEM、BET和VSM手段对材料的结构和性质进行了表征,结果表明部分铁酸钴颗粒进入蒙脱石层间,部分分布在蒙脱石表面,同时它还具有较高的磁化饱和强度和较低的剩磁值,表明其具有超顺磁特性,在吸附实验完成后,在外加磁场的作用下能迅速达到固液分离。(3)以所制备的磁性蒙脱石为吸附剂,研究发现在不同溶液pH,吸附时间,初始浓度,温度以及离子强度下,其对四环素和环丙沙星的吸附效果均有相应的变化。分别进行了吸附动力学,吸附等温线以及吸附热力学模拟。结果表明,磁性蒙脱石对四环素和环丙沙星的吸附均符合假二级动力学模型以及Langmuir-Freundlich等温线模型;磁性蒙脱石对四环素和环丙沙星的吸附过程均是自发的熵增加的过程,且对四环素的吸附过程是吸热的,对环丙沙星的吸附过程是放热的。(4)磁性蒙脱石对四环素和环丙沙星在可见光下,可以进行进一步的催化降解。对磁性蒙脱石进行焙烧再生,三次焙烧后再生率仍可达到80%以上。(5)探索了磁性蒙脱石对四环素在土壤中吸附行为的影响,发现磁性蒙脱石会与土壤形成竞争吸附,其对四环素的吸附力远远强于土壤,四环素将会被磁性蒙脱石优先吸附。因此污染物被稳定固化,避免造成进一步的污染。
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