水是生命之源,然而,随着工业经济的不断发展,工业废水的排放量与日俱增,水污染问题成为人们面对的重要问题之一。在众多污染物中,亚甲基蓝作为一种阳离子吩噻嗪染料,不仅容易引发环境问题,而且还会影响人的身体健康。传统处理亚甲基蓝等染料废水的吸附剂在水环境中难回收,容易造成二次污染。而磁性Fe₃O₄粒子因具有磁性特征而在吸附领域获得了广泛的应用,与吸附剂结合可成为非常实用的磁性复合吸附剂,去除废水中的亚甲基蓝。然而,单纯的Fe₃O₄纳米微球存在着容易团聚、在溶液中不能分散均匀等不足,需要利用无机材料如无碳材料、二氧化硅等对其进行修饰。因此,设计了两种磁性复合材料来除去废水中的亚甲基蓝溶液,以保护环境和人类的健康。1.通过简便的方法制备了一种双功能Fe₃O₄@C-Mo O₂-Ni复合物,此复合物可以作为一种吸附剂去除水中的亚甲基蓝染料,同时还可以作为将4-硝基苯酚还原为4-氨基苯酚的有效的催化剂。材料Fe₃O₄微球是通过共沉淀方法制备的,通过间苯二酚-甲醛在其表面聚合得到Fe₃O₄@RF核壳复合结构。在这里,将磁性四氧化三铁球表面涂覆可以保护Fe₃O₄球免受酸性和氧化条件的侵蚀,并且较大的Fe₃O₄核具有强大的磁性,这可以促进磁分离以回收复合材料。在聚合层上嵌入丰富的纳米片结构,不需要额外的催化剂,碳化后直接得到镍纳米颗粒。碳涂层可以作为镍纳米颗粒很好的载体,固定镍的位置,防止团聚影响催化活性。以水溶液中的亚甲基蓝和4-硝基苯酚作为研究对象,实验过程中主要研究了吸附溶液p H值、吸附循环能力、催化时间、催化剂用量对吸附和催化的影响。结果表明:当p H=3.19时,亚甲基蓝的吸附量达到了最大为88.95 mg g^-1,在强酸性条件下,表现出了良好吸附特性;复合材料可以成功地回收和重复使用至少五个连续的周期,吸附能力略有下降;Fe₃O₄@C-Mo O₂-Ni可以将0.1 m M的4-硝基苯酚在4 min内全部催化为4-氨基苯酚,速率常数为0.8788min^-1;并且,随着碳层上负载的镍数量越少,催化所需要的时间越长。这些实验数据表明了,所制得的Fe₃O₄@C-Mo O₂-Ni复合材料不仅对亚甲基蓝的吸附能力强,而且对4-硝基苯酚还原为4-氨基苯酚具有高效的催化活性。因此,所制备的Fe₃O₄@C-Mo O₂-Ni复合材料可以同时作为高效的催化剂,又能作为去除污水中亚甲基蓝的吸附剂。2.基于以上磁性材料与碳材料结合作为吸附剂有显著的效果,本文尝试使用大分子与磁性材料结合,制备了Fe₃O₄-Si O₂-β-CD复合材料,该复合材料利用天然大分子β-环糊精的包含作用作为吸附剂去除亚甲基蓝。通过将β-环糊精环氧化,在氮气环境保护下直接与Fe₃O₄-Si O₂磁性颗粒上的羟基结合,直接制得Fe₃O₄-Si O₂-β-CD复合材料。选择结构复杂的亚甲基蓝为模型污染物,研究了Fe₃O₄-Si O₂-β-CD的吸附能力和循环性能。实验结果表明:当p H=4～5时,亚甲基蓝的吸附量达到了最大为55.6mg g^-1,在酸性条件下,表现出了良好吸附特性;复合材料可以成功地回收和重复使用至少五个连续的周期,具有大约90%的吸附性能。该新型的磁性吸附剂制备方法简单,成本低廉,易于材料的回收和循环使用,对于新型磁性吸附剂在废水处理中的进一步研究和实际应用是非常有用的。本课题通过改进传统的吸附剂的制备工艺,并对吸附性能进行研究,为磁性吸附剂材料的进一步开发利用打下坚实基础,也将产生巨大的环境、经济和社会效益。