摘 要

近几年，随着能源和环境问题的日益严峻，越来越多的催化剂被应用到水处理领域。单组份的催化剂由于自身的缺陷，往往难以满足性能要求。由于各组分之间的协同效应，多组分功能纳米复合材料具有比单一组分更优异的性能。本文通过简单的水热法将铁酸镍均匀地负载到稻壳炭上，制备出了RHC-NiFe₂O₄二元纳米复合吸附剂。利用稻壳炭大的比表面积及表面丰富的官能团，以期得到高的吸附能力，此外充分发挥了磁性铁酸盐的磁分离性能，获得了可磁分离的高效吸附剂。结果表明，制备的RHC-NiFe₂O₄二元复合纳米催化剂对亚甲基蓝有很好的吸附效果，最大的吸附量为163mg/g。

关键词：稻壳炭 ; 铁酸镍; 吸附剂; 亚甲基蓝

Preparation of rice husk carbon ferrite and Study on adsorption of methylene blue

Abstract

In recent years, along with energy and environmental issues have become increasingly severe, more and more of the catalyst is applied to the field of water treatment. One component of the catalyst due to their own shortcomings, often difficult to meet performance requirements. Due to the synergistic effect between the components, multi-component functional nano composite material having better performance than a single component. Through a simple hydrothermal method to evenly load nickel ferrite to the rice husk charcoal, prepared by the RHC-NiFe2O4 two yuan nanocomposite adsorbent. The use of rice husk charcoal large specific surface area and rich surface functional groups, in order to obtain a high adsorption capacity, in addition to full play to the performance of the magnetic ferrite magnetic separation, and was highly adsorbent magnetic separation. The results showed that, RHC-NiFe2O4 binary complex nano catalysts methylene blue has a good adsorption effect, the maximum adsorption capacity of 163mg / g.

Key words： Rice husk; CharcoalNickel fAdsorbent； Methylene blue

目 录

摘 要 II

Abstract III

目 录 IV

1 绪论 1

1.1国内外研究进展 3

1.2亚甲基蓝的结构与性质 4

1.3稻壳炭的制备 4

1.4铁酸盐材料 5

1.5稻壳炭-铁酸盐复合材料 6

2 铁酸盐吸附亚甲基蓝的吸附研究 7

2.1实验材料 7

2.1.1材料和试剂 7

2.1.2实验仪器 7

2.2实验步骤 7

2.2.1吸附剂稻壳炭负载的铁酸镍（RHC/NiFe₂O₄）的制备 7

2.2.2亚甲基蓝和甲基橙溶液的配制 8

2.2.3不同PH环境下亚甲基蓝溶液的配制 8

2.2.4吸附实验过程 8

2.3 实验测试分析方法 9

2.3.1不同比例的稻壳炭-铁酸镍复合材料对吸附效果的影响 9

2.3.2反应时间和亚甲基蓝起始浓度对吸附的影响 10

2.3.3吸附动力学研究 11

2.3.4热力学研究 12

2.3.5不同PH条件下对吸附效果的影响 14

2.3.6稻壳炭-铁酸镍复合材料对甲基橙吸附性能的研究 15

2.3.7其他不同活性炭的吸附效果 16

3 实验总结 18

3.1材料的结构与表征 18

3.1.1 XRD分析 18

3.1.2红外分析 19

3.1.3电镜分析 19

3.2实验结果与讨论 20

3.2.1吸附剂本身结构对于吸附效果的影响 20

3.2.2外部环境对与吸附效果的影响 21

3.3实验结论 21

3.4实验不足与展望 22

致 谢 23

参考文献 24

1 绪论

近几十年来，由于各行各业的工业科技的发展，对自然环境造成了很大的危害，比如大气层的破坏，森林资源的衰竭，水土流失的日益严重等等，其中有一项危害很为严重就是水污染。水污染是工业污染中一个很常见的现象，由于各类工业中，很多产业将水作为原料或溶剂，而当这类水资源在被使用过以后，怎么处理是一个很重要的问题。由于很多工业原料在水中有着很高的溶解度，或者会与水形成其他复杂的混合物，所以想从污水中将杂质处理出来并不是很容易。而且水污染不仅是单纯的水资源的破坏，由于水和自然界有着息息相关的联系，生物体大多数是由水组成，营养物质的摄入也是通过水为媒介：人类生活的稳定进行下去和提高也离不开科技发展和工业生产，而这些过程中水也是不可或缺的。所以水资源的破坏会破坏整个生物圈和社会自然稳定继续下去的进程。因此，发展水污染治理的科学技术有着很强的必要性。

在水污染中，染料是水污染的很大一个来源。染料在工业中有着非常广泛的应用，比如纺织、皮革、染色、和化妆品等。染料大多数的使用是要将其溶解在溶剂中，常使用的溶剂主要有水、醇类、醚类等等。除了水其他的溶剂主要是有机溶剂，从有机溶剂中祛除染料杂质可以用萃取等工艺。染料由于其复杂的结构和其惰性性质，水污染中的染料杂质很难去除。本实验中研究去除的染料是亚甲基蓝。

亚甲基蓝（化学式：C₆H₁₈ClN₃S，分子量；319.86），3,7-双（二甲氨基）吩噻嗪-5-鎓氯化物，是一种吩噻嗪盐，正电荷不稳定。是一种可溶于水/乙醇，不溶于醚类的染料。亚甲基蓝作为染料被广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面。可用于制造墨水和色淀及生物、细菌组织的染色等方面。

在各项对于染料处理的技术中^[1-4]，吸附是一种特别有效的处理方法。吸附法是一种常用的水处理技术，一般是利用多孔性的固体物质的表面吸附废水中一种或多种污染物，达到废水净化的目的。根据固体表面吸附力的不同，吸附一般分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。吸附过程是吸附和解吸的一个可逆平衡过程。当污水和吸附剂充分接触后，一方面吸附质被被吸附剂吸附，另一方面，一部分已被吸附的吸附质，由于分子的热运动的结果，能够脱离吸附剂的表面，又回到液相中去，前者称为吸附过程，后者称为解吸过程。当吸附速率和解吸速率相等时，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不再改变而达到吸附平衡，此时吸附质在溶液中的浓度达到平衡浓度。