氧化鎂作為一種原料易得、節能高效、安全無毒的吸附材料,在有機染料廢水的處理領域已經得到廣泛應用。具有微奈米分級結構的氧化鎂因具有多孔道與高比表面積的結構特點,對部分陰離子型的有機染料表現出優異的吸附效能。
然而,使用沉降、離心、過濾等傳統的方法,從水體中分離出達到吸附平衡的吸附劑,不僅操作成本比較高,而且耗時耗力。為了解決氧化鎂吸附劑的分離問題,將合成兼具磁分離功能與吸附效能的吸附材料做為目標,模版選用分級結構花狀鹼式碳酸鎂,透過離子置換反應,製備出MgO-MgFe2O4、MgO-Fe等磁性氧化鎂複合材料。同時,分析煅燒溫度與FeCl2的新增量對產物性質造成的影響,並研究在最優條件下合成的MgO-MgFe2O4、MgO-Fe複合材料對陰離子型有機染料的吸附效能。
(一)製備MgO-Fe複合材料並研究其吸附效能。選用分級結構花狀鹼式碳酸鎂(MCH)為模版,透過離子置換反應和後續的H2還原煅燒,利用碳酸鹽溶度積(Ksp)的不同製備分級結構花狀MgO-Fe複合材料。測試在反應過程中FeCl2的新增量對MgO-Fe複合材料的晶相結構、微觀形貌、磁性產生的影響,並考察在最佳工藝條件下合成的MgO-Fe複合材料對陰離子型有機染料酸性品紅、剛果紅、甲基橙的吸附效能。
分析結果顯示:MgO-Fe複合材料對於剛果紅的飽和吸附容量可以達到1921mg/g,顯著高於其他的磁性吸附劑。
(二)製備MgO-MgFe2O4複合材料並研究其吸附效能。選用分級結構花狀鹼式碳酸鎂(MCH)為模版,透過離子置換反應在部分MCH刻蝕上的MgO-MgFe2O4的前驅物,然後經過高溫煅燒,生成分級結構花狀MgO-MgFe2O4複合材料。透過考察煅燒溫度和FeCL2的新增量這兩個影響產物性質的重要因素對MgO-MgFe2O4複合材料的晶相結構、微觀形貌、吸附效能、磁性產生的影響,總結最佳的合成工藝條件。
在最優合成工藝條件下製備的MgO-MgFe2O4複合材料,對偶氮染料剛果紅的吸附容量可以達到498mg/g。同時,對其它的的陰離子型有機染料酸性品紅與甲基橙同樣具有一定的吸附效果。