Preparation and Dyes Removal Properties of Multi-forms Layered Double Hydroxides

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废水中的合成染料会对人体健康和水生生物造成潜在的危害。由于废水中的染料由于其来源复杂,且其复杂的芳香分子结构不利于生物降解,因此通常不用生物方法来处理水体中的染料。刚果红(CR)和甲基橙(MO)是典型的阴离子染料,广泛应用于纺织业及造纸业。然而,一旦这些染料泄漏到水体中,即使很少的量也会对海洋中的生物和生物量造成影响。因此,寻找高效的处理水体中染料的方法尤为重要。吸附法是一种非常有效的分离技术,并已经广泛用于废水处理领域。在各类吸附剂中,层状双金属氢氧化物品(LDH)由于其独特的组成而作为环保材料,引起了广泛的关注。(1)本研究通过简单的水热法合成了LDH纳米棒。为了提高材料的吸附能力,将其在500℃下进行煅烧,采用XRD、FT-IR、SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明,LDH呈现均匀的棒状结构,其宽度约为0.95μm。BET结果显示该样品的比表面积达到了162.5131 m~2/g。LDH对CR的去除率高于96%,且可通过煅烧成功再生。棒状LDH在循环6次后对CR去除效率可以达到87%。(2)为了研究吸附剂形状对材料吸附能力的影响,本研究制备了花瓣状的Fe-Mg LDH材料。SEM和TEM表征结果证实了样品呈花瓣状。本研究分别考察了材料对CR和MO的吸附性能,结果显示与MO相比,花状LDH对CR的吸附效率更高。对吸附过程的热力学及动力学过程进行了探究,同时考察了p H和染料初始浓度对样品吸附容量的影响。(3)为了改善样品对染料的吸附性能,本研究制备了大孔径的Ni-Co-LDH吸附剂,并详细探究了该材料对CR的吸附性能。SEM和TEM测试对其进行了形貌表征证实了材料拥有较大孔径。动力学研究表明吸附过程遵循二阶动力学模型,热力学结果显示吸附过程更加符合Langmuir模型,以上结果表明改吸附过程本质上是化学吸附和吸热过程,由Langmuir模型计算出的Ni-Co-LDH的最大吸附容量可达1158 mg/g。
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