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磁性水滑石及其改性材料对六价铬及铜离子吸附性能的研究
摘要
本研究以磁性水滑石及其改性材料为吸附剂，探究其对六价铬及铜离子的吸附性能。通过调节吸附剂的物理化学性质，如表面积、孔径大小、pH值等，优化吸附条件，从而提高吸附效率。结果表明，磁性水滑石及其改性材料对六价铬及铜离子具有较好的吸附性能，且改性后的吸附剂具有更高的吸附效率。
关键词：磁性水滑石；改性材料；六价铬；铜离子；吸附性能
Abstract
Inthisstudy,magneticserpentineanditsmodifiedmaterialswereusedasadsorbentstoexploretheiradsorptionperformanceonhexavalentchromiumandcopperions.Byadjustingthephysicalandchemicalpropertiesoftheadsorbent,suchassurfacearea,poresize,pHvalue,etc.,theadsorptionconditionswereoptimizedtoimprovetheadsorptionefficiency.Theresultsshowedthatmagneticserpentineanditsmodifiedmaterialshadgoodadsorptionperformanceonhexavalentchromiumandcopperions,andthemodifiedadsorbentshadhigheradsorptionefficiency.
Keywords:magneticserpentine;modifiedmaterials;hexavalentchromium;copperions;adsorptionperformance
正文
一、引言
水污染是全球环保面临的一个重要问题。在水体中，重金属离子是一种常见的污染物，它对水生生物的生长和发育产生极大的危害。六价铬和铜离子是水体中常见的重金属离子之一，因其具有强的毒性和生物蓄积性，不仅对人体健康造成威胁，而且对环境产生不可逆的影响。
因此，在水污染治理中，寻找良好的吸附材料是一种非常有效的措施。目前，吸附剂的种类繁多，如氧化铁、膨润土等。而磁性水滑石及其改性材料具有较好的吸附性能和再生能力，并能通过外加磁场实现方便的回收，成为一种新型的吸附剂。因此，本研究旨在探究磁性水滑石及其改性材料对六价铬及铜离子的吸附性能，并优化吸附条件，提高吸附效率。
二、实验方法
1.材料与仪器
磁性水滑石和氧化石墨烯（GO）均由化学试剂厂购买。其它试剂均为分析纯级别。扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等仪器均为某公司生产的仪器。
2.实验步骤
（1）样品制备
将磁性水滑石和GO分别使用400目的研磨仪研磨30min，再分别用70%的乙醇洗涤5次得到纯净的粉末。然后在230℃下煅烧4h得到样品。
（2）吸附实验
取6组磁性水滑石样品，分别在不同的pH值下吸附Cr（VI）和Cu2+。吸附时间为3h，吸附剂的用量为1g。
（3）数据处理
通过测定吸附前后溶液中的Cr（VI）和Cu2+浓度，计算出吸附率。同时，通过XRD等仪器分析样品结构和吸附机理。
三、结果与分析
1.吸附效果分析
图1展示了不同pH值下磁性水滑石对Cr（VI）和Cu2+的吸附率。可以看出，在pH值较低时，磁性水滑石对Cr（VI）的吸附率较高。当pH值接近等于pHpzc（点电荷零点）时，磁性水滑石对Cr（VI）和Cu2+的吸附率均较高。
图1不同pH值下磁性水滑石对Cr（VI）和Cu2+的吸附率
2.吸附机理分析
（1）样品结构
图2为磁性水滑石和GO的SEM图像。可以看出，样品形态呈现出典型的层状结构。
图2磁性水滑石（a）和GO（b）的SEM图像
（2）吸附机理
图3为吸附前后磁性水滑石的FTIR光谱图。可以看出，吸附后样品的吸附带有对称伸缩振动，表明了羟基的存在。
同时，XRD分析显示，吸附后样品出现了新的晶相，表明了磁性水滑石对Cr（VI）和Cu2+的吸附过程中涉及了离子交换。
图3磁性水滑石的FTIR光谱图
四、结论
通过本研究，我们可以得出以下结论：
（1）磁性水滑石及其改性材料对六价铬及铜离子具有较好的吸附性能。
（2）在pH值接近等于pHpzc时，磁性水滑石对Cr（VI）和Cu2+的吸附率均较高。
（3）磁性水滑石在吸附Cr（VI）和Cu2+的过程中，涉及了离子交换和物理吸附过程。
因此，本研究为寻找高效、环保的吸附剂提供了新的思路。
参考文献：
[1]ZhangM,GongL,ShanR.Removalofheavymetalionsbymagneti