Fe3O4/GO对水溶液中Cd（Ⅱ）去除的影响因素

论文摘要

为探索高效且快速去除水溶液中Cd（Ⅱ）污染方法,采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe3O4/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd（Ⅱ）进行去除,利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd（Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值）,并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd（Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化,利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明,平均粒径为30.9nm的磁性Fe3O4/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe3O4/GO纳米复合材料对水溶液中Cd（Ⅱ）去除条件优化,预测去除率达到86.451%,验证试验为82.220%,对应条件:温度为20.14℃,反应时间为57.78min,初始pH值为6.41和初始Cd（Ⅱ）浓度为11.18mg/L; ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%,验证试验为87.723%,相应条件:温度为29.96℃,pH值为5.49,初始Cd（Ⅱ）浓度为28.36mg/L,反应时间为65.78min.根据模型R2值,预测的最大去除率及验证试验,ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe3O4/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd（Ⅱ）的影响大小为:初始Cd（Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示,Fe3O4/GO纳米复合材料对Cd（Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化,利用磁铁实现且快速分离,磁性Fe3O4/GO纳米复合材料用于去除Cd（Ⅱ）是可行的.

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 制备磁性Fe3O4/GO纳米复合材料
•   1.2 磁性Fe3O4/GO纳米复合材料表征及数据分析
•   1.3 吸附试验
•   1.4 实验设计
•     1.4.1 响应面设计
•     1.4.2 ANN-GA用于优化实验条件
• 2 结果与分析
•   2.1 材料表征
•   2.2 RSM优化结果
•   2.3 ANN建模及ANN-GA优化
•   2.4 吸附机理分析
•   2.5 验证试验
• 3 讨论
•   3.1 磁性Fe3O4/GO纳米复合材料制备机制
•   3.2 RSM和ANN-GA结果比较
•   3.3 影响因子的重要性
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 吴先亮,黄先飞,张珍明

关键词: 四氧化三铁负载氧化石墨烯,单因素实验,响应面法,人工神经网络遗传算法

来源: 中国环境科学 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用

单位: 贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境重点实验室,贵州科学院贵州省生物研究所

基金: 贵州师范大学博士科研项目(GZNUD[2017]11),贵州省科技厅联合基金(LH[2016]7203),贵州省区域内一流学科建设项目-公共卫生与预防医学(黔教科研发2017[85]号),贵州省科技创新团队项目(QKH-RCTD(2015)4012)

分类号: X703

DOI: 10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2019.0287

页码: 2411-2421

总页数: 11

文件大小: 2428K

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