磁性Fe3 O4纳米晶的电化学制备及在线混凝过程研究.pdfVIP

Vol.35 高等 学校 化 学 学报 No.12 2014年12月 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2529~2533 doi:10.7503/ cjc 磁性FeO 纳米晶的电化学制备及 3 4 在线混凝过程研究 林松竹,陈欢欢,李艺花, 贾若琨 (东北电力大学化学工程学院,吉林 132012) 摘要 以铁片和碳纤维为电极,采用电化学法实现了磁性Fe O 纳米晶混凝剂的快速制备、在线混凝和磁性 3 4 过滤的预处理过程. 采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对磁性Fe O 纳米晶进行了表征. 3 4 结果表明,所制备的磁性Fe O 纳米晶具有均匀的晶体尺寸,粒子尺寸分布在30~100 nm之间. 利用Fe O 3 4 3 4 纳米晶对高浊度高岭土悬浊液进行了混凝研究,并在外加磁场的作用下实现了絮凝体和水体的快速分离. 结果证实电化学法磁混凝技术能够快速高效去除污水浊度,省去了机械过滤过程. 理论研究结果表明,磁性 Fe O 纳米晶去除浊度的过程是电荷中和与沉淀卷扫共同作用的结果,而电荷中和过程发生是由于电化学 3 4 制备Fe O 纳米晶时表面电荷种类的均一性. 3 4 关键词 电化学法;磁性Fe O 纳米晶;在线混凝 3 4 中图分类号 O614;O646;X703.5 文献标志码 A 铁系混凝剂是最早实用化的混凝剂之一. 目前广泛使用的铁盐混凝剂有低分子的三氯化铁、硫酸 亚铁和硫酸铁等,高分子的复合亚铁、聚氯化铁、聚硫酸氯化铝铁、聚氯硫酸铁、聚硫酸铝铁、聚硅酸 [1,2] 铝铁等 . Fe O 是铁系化合物的代表. 纳米尺度的Fe O 是各国科学家研究的热门材料. 近年来, 3 4 3 4 国内外已经发展出多种制备Fe O 纳米晶的方法,包括共沉淀法、微乳液法、高温分解法、水热法和溶 3 4 剂热法等[3~16]. 但在混凝方向上,人们更期待寻找快速、廉价、表面电荷可控的Fe O 纳米晶的制备 3 4 方法. 本文利用电化学方法快速、廉价地制备出磁性Fe O 纳米晶,并通过控制制备条件得到表面带 3 4 不同电荷的Fe O . 利用合成出的Fe O 样品对高岭土高浊度水进行了在线混凝实验,并利用磁分离 3 4 3 4 技术,实现絮体与水快速分离,浊度去除率最高可达90%以上. 本研究提供了一种不用气体保护的开 放环境下的Fe O 纳米晶的快速制备方法,并实现了在线混凝和絮体的磁性分离,为水处理技术中的 3 4 [17] 预处理过程提供了新的解决方案 . 1 实验部分 1.1 试剂与仪器 氯化钠(分析纯,