磁铅石型铁氧体多孔纤维的制备及其砷(V)吸附性能的研究

摘要

磁铅石(M)型铁氧体中空纤维是一种新型陶瓷纤维，具有耐高温、耐腐蚀、耐氧化、强磁性等优点，可望在磁记录、永磁材料、磁流体、催化、电磁波吸收和污水处理等方面获得广阔的应用前景。本文以金属盐和柠檬酸、乳酸为原料，采用有机凝胶前驱体转化法成功制备M型钡铁氧体和锶铁氧体中空纤维。利用FTIR、TG/DSC、XRD、SEM、VSM、ICP-AES等测试分析手段，详细考察了工艺参数对铁氧体中空结构形成的影响，研究了M型铁氧体纤维的形貌、结构、磁性能和重金属As(Ⅴ)吸附性能，为新型陶瓷纤维的开发和应用奠定了一定基础。
　　研究结果表明，凝胶的可纺性与其化学组成和pH值有关，当柠檬酸与金属离子的摩尔比为1.5∶1，pH值在4.2左右时，凝胶的可纺性最好。在950℃和1100℃焙烧凝胶前驱体，可成功制备钡铁氧体和锶铁氧体中空纤维，制备的纤维具有较大的长径比，中空结构明显，直径在1～10μm之间，表面由六角片状纳米晶粒构筑。该制备方法简单，产物组成均匀，结构容易控制，具有工业化生产的潜力。
　　磁性能研究表明，焙烧温度对纤维的磁性能有重要影响。在室温下，950℃和1100℃焙烧的钡铁氧体和锶铁氧体的饱和磁化强度和矫顽力分别为52.84 A·m2/kg，467.19 kA/m和53.54 A·m2/kg,386.96 kA/m。
　　M型铁氧体纤维对As(Ⅴ)表现出较高的吸附能力，经5次循环吸附后，As(Ⅴ)去除效率仍达60％左右。因此，该类金属氧化物可以作为一种快速、便捷、高效的吸附剂，用以去除废水中的重金属离子。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 M型铁氧体永磁材料

1．1．1 M型铁氧体的晶体结构

1．1．2 铁氧体的磁性来源

1．1．3 铁氧体的磁畴

1．1．4 铁氧体的磁各向异性

1．1．5 M型铁氧体的内禀磁性

1．2 M型铁氧体的制备方法

1．2．1 化学共沉淀法

1．2．2 水热法

1．2．3 微乳液法

1．2．4 金属有机物水解法

1．2．5 有机树鹰法

1．2．6 自蔓延高温合成或燃烧合成法

1．2．7 溶胶-凝胶法(sol-gel法)

1．3 重金属砷的毒性及危害

1．3．1 砷及砷化物的毒性

1．3．2 砷对人体健康的危害

1．3．3 砷对植物的影响

1．4 砷污染治理方法

1．4．1 化学处理

1．4．2 物理处理法

1．5 砷的环境质量标准

1．6 课题选择和研究内容

1．6．1 课题选择

1．6．2 研究内容

第二章 实验与测试分析方法

2．1 实验所用的原料及化学试剂

2．2 纤维制备过程中使用的设备

2．3 纤维的制备步骤

2．4 纤维结构和性能的表征方法

第三章 M型铁氧体纤维的制备及表征

3．1 凝胶的可纺性

3．2 钡铁氧体中空纤维的相转变过程

3．3 锶铁氧体中空纤维的相转变过程

3．4 M型铁氧体纤维的形貌

3．5 M型铁氧体纤维的磁性能

3．6 本章小结

第四章 砷（V）吸附性能研究

4．1 吸附实验过程

4．2 吸附性能分析

4．2．1 吸附的影响因素

4．2．2 吸附等温线

4．2．3 多次循环实验

4．3 本章小结

第五章 结论和建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

在学期间的科研成果