摘要
随着工业化和城市化的迅速发展，水质中的重金属离子和有机染料污染问题日益严峻，对人类健康和生态系统平衡造成了巨大的威胁。为了应对这一挑战，开发高效、经济、环保的水处理技术至关重要。目前，吸附法和催化降解法是废水治理的重要技术，而吸附剂和催化剂分别是两大技术的核心。四氧化三铁（Fe3O4）因其具有低毒性，易于表面修饰和高饱和磁化强度等特性，可作为吸附剂和催化剂的载体。但未修饰的Fe3O4化学性能不够稳定，限制了其在废水处理中的应用价值。因此，通过表面修饰Fe3O4来开发新型的吸附和催化降解材料对于水净化行业极为关键。 （1）通过溶剂热法制备Fe3O4，并在其表面包覆二氧化硅（SiO2）和聚吡咯（PPy），成功制备了一种胺基官能化吸附剂（Fe3O4@SiO2@PPy），用于Cr(Ⅵ)的吸附研究。结果表明，在25℃和pH = 2下，Fe3O4@SiO2@PPy对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为129.7 mg/g，经过6次循环后去除效率仍达到91.84%，该吸附材料具有良好的结构稳定性和再生性能。吸附机理研究表明，Fe3O4@SiO2@PPy主要通过静电作用吸附Cr(Ⅵ)，并将部分高毒性的Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ)。 （2）改善吸附材料的分散性，提高吸附效率。通过在 Fe3O4@SiO2表面包覆聚多巴胺（PDA），再接枝聚乙烯亚胺（PEI），引入更多氨基并改善其分散性，得到胺基官能化吸附剂（Fe3O4@SiO2@PDA-PEI），用于阴离子染料刚果红（CR）和胭脂红（CA）的吸附研究。结果表明，在 25℃和pH = 4下，Fe3O4@SiO2@PDA-PEI对 CR和 CA的最大吸附量分别为 452.49 和 124.69 mg/g，经过 6 次循环后去除效率仍达到 83.49%和86.63%，具有良好的吸附效果和再生能力。吸附机理研究表明，Fe3O4@SiO2@PDA-PEI通过静电吸引和氢键相互作用吸附CR和CA。 （3）为了避免二次污染，将吸附-催化协同作用治理染料污水。通过Fe3O4@SiO2、聚多巴胺-磷酸铜（PDA-Cu）和硝酸银（AgNO3）制备磁性复合催化剂（MNPs PDA-Cu/Ag）。并比较了在过氧化氢（H2O2）和过硫酸盐（PMS）的存在下对CR的催化降解性能。结果表明，在 MNPs PDA-Cu/Ag/H2O2和 MNPs PDA-Cu/Ag/PMS体系中，对CR的去除率分别达到了72.74%和80.22%，具有良好的降解性能。降解机理研究表明，MNPs PDA-Cu/Ag 通过催化 H2O2产生?OH 和?O2-，催化 PMS 产生?OH 和?O2-和SO4?-，可以高效降解有机染料。
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