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磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能

王珏 郭明 孙立苹

王珏, 郭明, 孙立苹. 磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
引用本文: 王珏, 郭明, 孙立苹. 磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
WANG Jue, GUO Ming, SUN Liping. Preparation of magnetic sodium alginate composite gel balls and their adsorption properties for Pb2+[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
Citation: WANG Jue, GUO Ming, SUN Liping. Preparation of magnetic sodium alginate composite gel balls and their adsorption properties for Pb2+[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751

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磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(LY18B070003, LGN20B070001)
详细信息
    作者简介: 王珏,从事生物质材料合成与应用研究。E-mail: 1043215433@qq.com
    通信作者: 郭明,教授,从事环境功能材料合成研究。E-mail: guoming@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: X52

Preparation of magnetic sodium alginate composite gel balls and their adsorption properties for Pb2+

  • 摘要:   目的   磁性凝胶微球是新型吸附剂,其高效去除污染物的功能和重复利用性能受到热切关注,因此制备1种新型的磁性凝胶球极有必要。   方法   将离子共沉淀法制备的磁性粒子(MNP)用作载体进行硅烷化反应以合成具有氨基末端的磁性纳米颗粒(AM)。静电作用将海藻酸钠(SA)包覆在磁性颗粒表面,制备了1种富含氨基、羟基和羧基多官能团的新型磁性复合凝胶球(SA@AM)。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)、振动样品磁力计(VSM)表征产物,并开展产物对重金属离子吸附性能研究。   结果   成功制备的目标功能复合凝胶球(SA@AM)呈顺磁性磁铁矿晶型,SA@AM凝胶球的尺寸为1.5~2.0 mm;MNP、AM、SA@AM的磁化值分别为13.8、13.4和6.85 A·m2·kg−1。吸附实验显示:SA@AM对重金属铅离子(Pb2+)表现出高效吸附能力,对Pb2+的最大吸附量为105.82 mg·g−1,吸附机理更符合Langmuir等温吸附模型。重复吸附-解吸实验表明:SA@AM对Pb2+的去除率≥76%。   结论   新型海藻酸钠磁性复合凝胶球对重金属Pb2+有着优异的吸附能力,同时磁性凝胶球有着良好的再生性能。图10表1参25
  • 图  1  MNP、AM、SA和SA@AM的红外光谱

    Figure  1  FTIR spectra of MNP, AM, SA andSA@AM

    图  2  MNP、AM、SA@AM的扫描电镜、透射电镜和凝胶球外观图

    Figure  2  SEM, TEM and gel ball appearance of MNP, AM and SA@AM

    图  3  SA、MNP、AM和SA@AM的XRD曲线图

    Figure  3  XRD graph of SA, MNP, AM and SA@AM

    图  4  MNP,AM和SA@AM的磁化曲线图

    Figure  4  Magnetization curves of MNP, AM and SA@AM

    图  5  SA@AM凝胶球对Pb2+的吸附曲线

    Figure  5  Isothermal adsorption curve of SA@AM

    图  6  SA@AM的Langmuir(A)和Freundlich(B)吸附模型拟合图

    Figure  6  Fitting diagram of the adsorption model of Langmuir (A) and Freundlich (B) of SA@AM

    图  7  SA@AM的吸附动力学曲线

    Figure  7  Adsorption kinetic curve of SA@AM

    图  8  凝胶吸附动力学模型拟合图

    Figure  8  Fitting diagram of gel adsorption kinetic model

    图  9  磁性分离效果图

    Figure  9  Magnetic separation effect diagram

    图  10  凝胶球对Pb2+的吸附-解吸测试图

    Figure  10  Repeat adsorption performance test renderings

    表  1  产物样品中各元素质量分数

    Table  1.   The mass fraction of each element in the product sample

    磁性材料 元素质量分数/%
    MNP 13.27 0.01 16.12 0.37 53.25
    AM 14.74 4.98 15.97 4.72 47.34
    SA@AM 32.96 1.92 20.21 2.34 26.46
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-21
  • 修回日期:  2020-07-06

磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
    基金项目:  浙江省自然科学基金资助项目(LY18B070003, LGN20B070001)
    作者简介:

    王珏,从事生物质材料合成与应用研究。E-mail: 1043215433@qq.com

    通信作者: 郭明,教授,从事环境功能材料合成研究。E-mail: guoming@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: X52

摘要:    目的   磁性凝胶微球是新型吸附剂,其高效去除污染物的功能和重复利用性能受到热切关注,因此制备1种新型的磁性凝胶球极有必要。   方法   将离子共沉淀法制备的磁性粒子(MNP)用作载体进行硅烷化反应以合成具有氨基末端的磁性纳米颗粒(AM)。静电作用将海藻酸钠(SA)包覆在磁性颗粒表面,制备了1种富含氨基、羟基和羧基多官能团的新型磁性复合凝胶球(SA@AM)。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)、振动样品磁力计(VSM)表征产物,并开展产物对重金属离子吸附性能研究。   结果   成功制备的目标功能复合凝胶球(SA@AM)呈顺磁性磁铁矿晶型,SA@AM凝胶球的尺寸为1.5~2.0 mm;MNP、AM、SA@AM的磁化值分别为13.8、13.4和6.85 A·m2·kg−1。吸附实验显示:SA@AM对重金属铅离子(Pb2+)表现出高效吸附能力,对Pb2+的最大吸附量为105.82 mg·g−1,吸附机理更符合Langmuir等温吸附模型。重复吸附-解吸实验表明:SA@AM对Pb2+的去除率≥76%。   结论   新型海藻酸钠磁性复合凝胶球对重金属Pb2+有着优异的吸附能力,同时磁性凝胶球有着良好的再生性能。图10表1参25

English Abstract

王珏, 郭明, 孙立苹. 磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
引用本文: 王珏, 郭明, 孙立苹. 磁性海藻酸钠复合凝胶球的制备及对铅离子的吸附性能[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
WANG Jue, GUO Ming, SUN Liping. Preparation of magnetic sodium alginate composite gel balls and their adsorption properties for Pb2+[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751
Citation: WANG Jue, GUO Ming, SUN Liping. Preparation of magnetic sodium alginate composite gel balls and their adsorption properties for Pb2+[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190751

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