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随着人们对色彩多样性需求的不断提高，染料在塑料、纺织、造纸、皮革、化妆品等工业中的应用越来越广泛。但由于染料吸收率低、结合牢度差等原因，大量的染料随工业废水进入环境，造成了严重的环境问题。染料已成为水体中含量最多的污染物之一。另一方面，由于自然原因和人类活动造成的饮用水氟污染已成为世界范围内的重大问题。摄入过量的氟会对人体产生严重的危害，极易导致氟斑牙、氟骨病甚至心脏和神经系统等疾病。为解决水体中的染料和氟离子污染，鉴于含氨基化合物对阴离子染料及含锆化合物对氟离子有良好的吸附，本文使用不同交联剂制备了两性聚乙烯胺基磁性吸附材料，并分别研究了其对酸性嫩黄（AYG）和氟离子的吸附性能。
首先通过化学共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4粒子，然后以铝离子为交联剂，将不同质量的PVAm固载于磁性Fe3O4表面，制备磁性Fe3O4@PVAm-Al吸附材料。使用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、热失重分析仪（TGA）、X射线光电子能谱仪（XPS）以及振动样品磁强计（VSM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对其结构及性能进行表征。与Fe3O4相比，Fe3O4@PVAm-Al的XRD谱图在2θ角15-25°的位置出现新的衍射峰，红外光谱在波数3447(N-H),1657(C=O)及1106(C-N)cm-1处出现了新的吸收峰，XPS图谱399.5eV处出现了N1s的特征峰。当PVAm/Fe3O4的质量比分别为0∶1、2.5∶1、3.75∶1和5∶1时，Fe3O4@PVAm-Al的热失重率分别为3.89%、32.38%、40.45%和56.55%，饱和磁场强度分别为44.08、32.65、22.64及18.52emu/g。SEM结果表明，PVAm/Fe3O4的质量比为5∶1时的产物（Fe3O4@P-NH2-3）平均粒径由19.68±3.85nm(Fe3O4)提升至24.27±3.52nm。上述分析均表明，PVAm成功固载于磁性Fe3O4表面，得到新型磁响应型吸附材料Fe3O4@PVAm-Al。
吸附实验结果表明，Fe3O4纳米颗粒对AYG的吸附容量为63mg/g，经聚乙烯胺改性后Fe3O4@P-NH2-3对AYG的吸附容量大幅提升至864mg/g。当pH为3、染料初始浓度为800mg/L、温度为50℃时其平衡吸附量可达1188mg/g。吸附热力学和吸附动力学研究表明，AYG在Fe3O4@P-NH2-3上的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学模型。经10次吸附-脱附循环使用后，Fe3O4@P-NH2-3对AYG仍具有较高的吸附容量。
进一步使用不同质量的Zr离子为交联剂，将一定量的PVAm固载于磁性Fe3O4表面制备了磁性Fe3O4@PVAm-Zr吸附材料，并通过FT-IR、XRD、TGA、VSM、SEM及EDS等对材料的结构及性能进行表征。结果表明，Fe3O4@PVAm-Zr的红外光谱在波数3447cm-1、1106cm-1、1657cm-1出现了新的吸收峰，其XRD图谱上在15-25°的2θ角范围内出现了新的衍射峰。当PVAm/硫酸锆的质量比分别为3.35∶0.5（Fe3O4@P-Zr-1）、3.3.5∶1.0（Fe3O4@P-Zr-2）及3.35∶2.0（Fe3O4@P-Zr-3）时，Fe3O4@PVAm-Zr的热失重率分别为39.65%、36.48%和37.27%，饱和磁场强度分别为34.60、25.31及21.07emu/g。SEM分析表明，Fe3O4@P-Zr-2的平均粒径约50nm，其EDS谱图具有Fe、O、C、Zr等元素的吸收峰，上述四种元素的质量比分别为27.69%、34.81%、28.88%及4.25%。上述分析表明，实验成功制备了磁响应型纳米吸附材料Fe3O4@PVAm-Zr。
将Fe3O4@P-Zr-2用于去除水体中的氟离子，氟离子的去除率随Fe3O4@PVAm-Zr中锆离子用量的增加而增加。氟离子初始浓度为20mg/L，在pH3-10的范围内，随着pH升高，Fe3O4@P-Zr-2对氟离子的去除率由96%降至93%。氟离子在Fe3O4@P-Zr-2上的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir热力学模型，表明该过程为单分子层化学吸附。
首先通过化学共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4粒子，然后以铝离子为交联剂，将不同质量的PVAm固载于磁性Fe3O4表面，制备磁性Fe3O4@PVAm-Al吸附材料。使用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、热失重分析仪（TGA）、X射线光电子能谱仪（XPS）以及振动样品磁强计（VSM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对其结构及性能进行表征。与Fe3O4相比，Fe3O4@PVAm-Al的XRD谱图在2θ角15-25°的位置出现新的衍射峰，红外光谱在波数3447(N-H),1657(C=O)及1106(C-N)cm-1处出现了新的吸收峰，XPS图谱399.5eV处出现了N1s的特征峰。当PVAm/Fe3O4的质量比分别为0∶1、2.5∶1、3.75∶1和5∶1时，Fe3O4@PVAm-Al的热失重率分别为3.89%、32.38%、40.45%和56.55%，饱和磁场强度分别为44.08、32.65、22.64及18.52emu/g。SEM结果表明，PVAm/Fe3O4的质量比为5∶1时的产物（Fe3O4@P-NH2-3）平均粒径由19.68±3.85nm(Fe3O4)提升至24.27±3.52nm。上述分析均表明，PVAm成功固载于磁性Fe3O4表面，得到新型磁响应型吸附材料Fe3O4@PVAm-Al。
吸附实验结果表明，Fe3O4纳米颗粒对AYG的吸附容量为63mg/g，经聚乙烯胺改性后Fe3O4@P-NH2-3对AYG的吸附容量大幅提升至864mg/g。当pH为3、染料初始浓度为800mg/L、温度为50℃时其平衡吸附量可达1188mg/g。吸附热力学和吸附动力学研究表明，AYG在Fe3O4@P-NH2-3上的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学模型。经10次吸附-脱附循环使用后，Fe3O4@P-NH2-3对AYG仍具有较高的吸附容量。
进一步使用不同质量的Zr离子为交联剂，将一定量的PVAm固载于磁性Fe3O4表面制备了磁性Fe3O4@PVAm-Zr吸附材料，并通过FT-IR、XRD、TGA、VSM、SEM及EDS等对材料的结构及性能进行表征。结果表明，Fe3O4@PVAm-Zr的红外光谱在波数3447cm-1、1106cm-1、1657cm-1出现了新的吸收峰，其XRD图谱上在15-25°的2θ角范围内出现了新的衍射峰。当PVAm/硫酸锆的质量比分别为3.35∶0.5（Fe3O4@P-Zr-1）、3.3.5∶1.0（Fe3O4@P-Zr-2）及3.35∶2.0（Fe3O4@P-Zr-3）时，Fe3O4@PVAm-Zr的热失重率分别为39.65%、36.48%和37.27%，饱和磁场强度分别为34.60、25.31及21.07emu/g。SEM分析表明，Fe3O4@P-Zr-2的平均粒径约50nm，其EDS谱图具有Fe、O、C、Zr等元素的吸收峰，上述四种元素的质量比分别为27.69%、34.81%、28.88%及4.25%。上述分析表明，实验成功制备了磁响应型纳米吸附材料Fe3O4@PVAm-Zr。
将Fe3O4@P-Zr-2用于去除水体中的氟离子，氟离子的去除率随Fe3O4@PVAm-Zr中锆离子用量的增加而增加。氟离子初始浓度为20mg/L，在pH3-10的范围内，随着pH升高，Fe3O4@P-Zr-2对氟离子的去除率由96%降至93%。氟离子在Fe3O4@P-Zr-2上的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir热力学模型，表明该过程为单分子层化学吸附。