磁性四氧化三鐵對廢水

❶ 四氧化三鐵（磁鐵）為什麼具有磁性

他的晶體結構決定它可以被磁體磁化（分子重排，使得方向一致，所有分子產生的微磁場方向統一
可以重疊產生更大的磁場
而不是像一般的晶體內磁場相互抵消）就帶有磁性了

❷ 鐵尾礦的磁鐵礦在廢水處理中的應用

北京科技大學的王化軍教授從2004年在上海沃山重工的支持下開始研究將磁鐵礦作為一種載體，應用於三相流化床中，用於生活污水的處理，現已在研究中取得較好的成果。
磁鐵礦作為載體應用於三相流化床的優勢：（一）磁鐵礦粒度小、比表面積大，因而能夠提供較大的生物密度，有利於廢水的降解處理；（二）通過外加磁場可以控制載體的運動，使其不易流失，不需要經常性補給；（三）載體本身具有磁性，可以通過磁選機快速有效地實現泥水分離，同時便於脫膜和再生；（四）磁鐵礦資源豐富，價廉易得。
楊躍軍等人研究表明，磁鐵礦三相生物流化床利用活性污泥掛膜簡單、快速，在原水水溫25℃左右、pH=7條件下。12天可以使生物膜生長成熟；進水COD為400mg/L的生活污水，在水流停留時間2小時、充氣量0.3m3/h、迴流比70%（無三相分離器）、0.043～0.075mm磁鐵礦添加量55g/L，磁鐵礦三相生物流化床處理生活污水出水COD為20mg/L，COD去除率達到95%，單位容積負荷是普通活性污泥法的2.5倍。
其主要的缺陷在於磁鐵礦密度大，不易流化。因此，北京科技大學在磁鐵礦表麵包覆一層苯乙烯/丙烯酸丁酯應用於生物流化床，保留了載體的磁性，降低了載體的密度，且對生物膜無毒無害。採用包覆過的載體，流化床的氣-水比大大降低，達到了節約能耗的目的。但是磁鐵礦包覆又提高了磁鐵礦作為載體的成本。

❸ 四氧化三鐵為什麼有磁性

天然磁鐵是一種鐵礦石,其主要成分是四氧化三鐵,物理性質屬於晶體
所以其內部分子排列規則,分子電流取向一致導致對外表現出磁性.
當把磁鐵靠近鐵磁性物質時,受磁鐵磁性作用，鐵磁性物質內部分子電流亦趨於規則取向,而具有磁性,該過程叫磁化.
天然磁鐵磁力不會衰竭 即使摔碎了還是一個個小磁鐵 人工磁鐵的磁力衰竭情況主要看人工磁鐵的化學成分

❹ 四氧化三鐵為什麼含有磁性

四氧化三鐵屬於晶體,所以其內部分子排列規則,分子電流取向一致導致對外表現出磁性.當把磁鐵靠近鐵磁性物質時,受磁鐵磁性作用,鐵磁性物質內部分子電流亦趨於規則取向,而具有磁性,該過程叫磁化.

❺ 四氧化三鐵的全解

Q：能否簡單介紹Fe3O4的性質？
A：黑色的Fe3O4是鐵的一種混合價態氧化物，熔點為1597℃，密度為5.17g/cm³，不溶於水，可溶於酸溶液，在自然界中以磁鐵礦的形態出現，常溫時具有強的亞磁鐵性與頗高的導電率。
（也有文獻指出Fe3O4的熔點為1538℃，不溶於酸）
Q：磁鐵用火燒會失去磁性，Fe3O4的磁性受溫度影響嗎？
A：鐵磁性和亞鐵磁性物質在Curie溫度以上發生二級相變轉變為順磁性物質。Fe3O4的Curie溫度為585℃。
Q：這幾種磁性有什麼區別呢？
A：可將物質的磁性分為五類：
(a) 抗磁性（反磁性）：物質中全部電子在原子軌道或分子軌道上都已雙雙配對、自旋相反，沒有永久磁矩。
(b) 順磁性：原子或分子中有未成對電子存在，存在永久磁矩，但磁矩間無相互作用。
(c) 鐵磁性：每個原子都有幾個未成對電子，原子磁矩較大，且相互間有作用，使原子磁矩平行排列。
(d) 亞鐵磁性（鐵氧體磁性）：相鄰原子磁矩部分呈現不相等的反平行排列。
(e) 反鐵磁性：在Néel溫度以上呈順磁性；在低於Néel溫度時，磁矩間相鄰原子磁矩呈現相等的反平行排列。
Q：鐵只有Fe3O4這種氧化物具有順磁性嗎？
A：這是不正確的，如γ—Fe2O3同樣具有亞鐵磁性。
不幸的是，在中學階段，這種物質完全沒有被提及。
Q：為什麼Fe3O4有高的電導率？
A：可以將Fe3O4不平常的電化學性質歸因於電子在Fe2+與Fe3+之間的傳遞。 【重點】
Q：我們化學老師說Fe3O4可以看成FeO·Fe2O3？
A：這種寫法較好說明了Fe3O4中含有Fe（II）和Fe (III)。缺點是這種類似復鹽的化學式寫法容易使學生誤認為Fe₃O₄是混合物（或固溶體）。此外，這並不能表明Fe3O4的真實結構。
Q：也可以看成Fe(FeO2)2，即鐵酸（III）亞鐵（II）？（或稱偏鐵酸亞鐵或鐵酸亞鐵）
A：Fe3O4為反式尖晶石結構，屬於立方晶系，氧原子處於立方密堆積結構，一半的Fe3+占據四面體位置，Fe2+和另一半Fe3+占據八面體位置。晶體中並不含FeO22-離子。其真實結構可較好地表示為Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4 【重點】
Q：Fe3O4中，鐵元素的化合價是多少？
A：Fe3O4中鐵元素的氧化數為+2和+3，其中三分之一是正二價的Fe，三分之二是正三價的Fe，表觀氧化數為正三分之八。
Q：化合價與氧化數有什麼關系？表觀氧化數是什麼？
A：化合價包括共價、離子價、配位數和氧化數（氧化態）幾個概念。當分子中原子之間的共享電子對被指定屬於電負性較大的原子後，各原子所帶的形式電荷分別稱為它們的氧化數。對於Fe₃O₄，氧化數與離子價同義。離子價是在離子型晶體或分子中，或在溶液與熔融鹽中，離子所帶的電荷。表現（平均）氧化數可直接由化學式決定，有較大的人為因素。與之相對，共價化合物的（實際）氧化數要根據分子的微觀結構進行判斷。
Q：為何要引入表觀氧化數的概念？
A：引入表觀氧化數的概念是為了使氧化還原反應的判斷、配平和計算更為方便、快捷。
Q：為何將Fe3O4稱作混合價態氧化物而不是混合氧化物？
A：這是為了避免出現歧義。若稱作混合氧化物容易與氧化物的混合物混淆。 Q：Fe3O4是混合物嗎？
A：不，Fe3O4是純凈物。它的組成大致是固定的，鐵原子與氧原子的個數比約為3:4.
（由於晶體缺陷，原子個數比並不是准確值，但通常可以忽略）
Q：為什麼鐵絲在氧氣里燃燒會生成四氧化三鐵？
A：通常的解答是比較鐵的氧化物的標准摩爾生成Gibbs自由能的大小，得出Fe3O4的熱力學穩定性最大，因此產物是Fe3O4。但此處使用這個方法不太恰當。
較好的方法是通過分別計算比較高溫時生成三種鐵的氧化物相互轉化的反應的摩爾Gibbs自由能變得出結論。已有文獻對此進行的分析。
（查閱文獻時請注意，ΔG=ΔH-TΔS並不是Gibbs-Helmholtz方程，請勿將兩者混淆）
Q：既然Fe3O4熱力學最穩定，為什麼在常溫下鐵發生氧化反應，生成的鐵銹主要成分是Fe2O3·χH2O呢？這不是說明Fe2O3通常最容易生成嗎？
A：其實這也是不嚴謹的認識。
鐵與空氣接觸就會在其表面上形成氧化物，此時，氧化物膜本身的化學組成並非均勻。如一塊低碳鋼可以為三種氧化物膜所覆蓋：與金屬接觸的是FeO，與空氣接觸的一側是Fe2O3，中間則是Fe3O4.更確切地說，也許是三種氧化物的飽和固溶體的混合物構成鋼鐵表面的氧化膜層。
同時，氧化物膜的厚度也視氧化時的不同環境條件而變化。室溫下，乾燥空氣中相對較純的鐵上氧化物的厚度不超過20埃（1埃=0.1納米）但在潮濕空氣中氧化物膜的厚度明顯增加，可以看到表面上的銹斑。此時氧化物的沉積是分層的，接近金屬的一側是緻密的無定形無水層，接近空氣一側是厚的多孔水化層
事實上，幾乎所有實際固體的表面上都存在不同的結構不完整性和組成不均勻性，簡單地用標准摩爾生成Gibbs自由能作為判斷依據是不合理的。
Q：為什麼鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和氫氣？氫氣不會還原Fe3O4嗎？
A：兩個反應發生的溫度不同。高溫時氫氣可以還原Fe3O4，在溫度較低時，鐵則可以置換水蒸氣中的氫。同樣可以藉助計算反應的摩爾Gibbs自由能得出結論。
Q：怎樣製取Fe3O4？
A：可由將水蒸氣通過赤熱的鐵、FeO的部分氧化或由Fe3O4加熱到1400℃以上製得。對於Fe3O4納米粒子則有化學共沉澱法、溶膠-凝膠法等多種制備方法，下面進行詳述。
Q：Fe3O4能否在鐵表面形成緻密氧化膜？有抗腐蝕效果嗎？
A：Fe3O4有抗腐蝕效果，如鋼鐵製件的發藍（又稱燒藍和烤藍）就是利用鹼性氧化性溶液的氧化作用，在鋼鐵製件表面形成一層藍黑色或深藍色Fe3O4薄膜，以用於增加抗腐蝕性、光澤和美觀。 2013來，有關納米Fe3O4制備的文獻大量涌現，一些新型的制備工藝也不斷出現。傳統制備納米Fe3O4的方法主要有沉澱法、水熱（溶劑熱）法、微乳化法、溶膠-凝膠法。新興的制備方法如微波法、熱解羰基前軀體法、超聲法、空氣氧化法、熱解-還原法、多元醇還原法等正逐漸成為學者們研究的熱點。在相關制備Fe3O4的方法中，新型的表面活性劑、制備體系也都有所突破。表面活性劑已經不僅僅局限於SDS、PEG、CTAB、檸檬酸、油酸等，用NSOCMCS、聚丙烯醯胺作修飾劑也有於報道。制備體系也相繼出現乙醇-水體系、正丙醇-水、丙二醇-水體系等。
1、沉澱法
沉澱法由於其工藝操作簡單成本較低，產品純度高，組成均勻，適合於大規模生產，成為最常用的納米顆粒的制備方法。同時，通過向沉澱混合液中加入有機分散劑或絡合劑可提高納米粒子的分散性，克服納米粒子易團聚的缺點。常用的沉澱法有共沉澱法、水解沉澱法、超聲沉澱法、醇鹽水解法和螯合物分解法等。
(1) 共沉澱法
共沉澱法在含有多種陽離子的溶液中加入沉澱劑，讓所有離子完全沉澱。為了獲得均勻的沉澱，通常將含有多種陽離子的鹽溶液慢慢加入到過量的沉澱劑中進行攪拌，使所有離子的濃度大大超過沉澱的平衡濃度，盡量使各組分按比例同時析出來。
其原理是Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O。具體如右圖。
沉澱法制備納米粒子時，Fe2+、Fe3+的摩爾比直接影響產物的晶體結構；溶液的pH值、離子濃度、反應溫度等均影響微粒的尺寸大小。如何通過控制反映條件制備晶體結構單一、顆粒尺寸均勻的納米顆粒是沉澱法所面臨的主要問題。外沉澱劑的過濾、洗滌也是必須考慮的問題。
共沉澱法得到的四氧化三鐵納米粒子多為球形結構，粒徑較小(5～10nm)。但由於該反應的溫度比較低，所以得到的粒子的結晶性相對較差。而且，該法制備的納米Fe3O4微粒沉澱在洗滌、過濾和乾燥時顆粒間易發生團聚，會影響納米Fe3O4的性能。
(2) 水解沉澱法
水解沉澱法就是利用鹼性物質的水解釋放OH-，常用的鹼性物質有尿素、己二胺等，這些物質釋放OH-的速度比較慢，在制備納米Fe3O4微粒時有利於生成顆粒均勻的納米顆粒，通常這種方法能制備出顆粒分布在7nm到39nm的納米顆粒。
(3) 超聲沉澱法
超聲能在溶劑中產生空化效應，產生的空化氣泡在10～11秒的極短時間內塌陷，泡內產生5000K左右的高溫。該系列空化作用與傳統攪拌技術相比更容易實現介觀均勻混合，消除局部濃度不均，提高反應速度，刺激新相的形成，而且對團聚還可以起到剪切作用，有利於微小顆粒的形成。超聲波技術的應用對體系的性質沒有特殊的要求，只要有傳輸能量的液體介質即可。Vijayakumar.R等用高強度超聲波的輻射，從乙酸鐵鹽水溶液製得粒徑為10nm，具有超順磁性的Fe3O4顆粒。
(4) 醇鹽水解法
利用醋酸鈉在水中電離生成醋酸根的還原作用，在高壓反應釜中180℃左右將Fe部分還原Fe，Yonghui Deng等用FeCl₃醋酸鈉和乙二醇在高壓反應釜中加熱200℃8h即製得了具有超順磁性的Fe3O4納米顆粒。
(5) 螯合物分解法
該法原理是金屬離子與適當的配體形成常溫穩定的絡合物，在適宜的溫度和pH值時絡合物被破壞，金屬離子重新釋放出來與溶液中的OH-離子及外加沉澱劑、氧化劑作用生成不同價態不溶性的金屬氧化物、氫氧化物、鹽等沉澱物，進一步處理可得一定粒徑甚至一定形態的納米粒子。
2、水熱（溶劑熱）法
水熱（溶劑熱）反應是高溫高壓下在水溶液（有機溶劑）或蒸氣等流體中進行的有關化學反應的總稱。水熱法是近十餘年發展起來的一種制備納米粉體的合成，用此法所制備的Fe3O4粒徑小、粒度較均勻、不需要高溫煅燒預處理，並可實現多價離子的摻雜。然而，由於水熱法要求使用耐高溫、高壓的設備，因而此法成本較高，難以實現規模化生產。
水熱法制備納米Fe3O4大多採用無機鐵鹽(FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4)和有機鐵鹽(二茂鐵Fe(C5H5)2)作為先驅體，以聯氨、聚乙烯基乙二醇、PVP等作為表面活性劑,在低於200℃的鹼性溶液條件下合成。
Shouheng Sun用水熱方法制備了粒徑可控的超順磁性Fe3O4顆粒。首先以Fe(acac)₃為Fe源制備粒徑為4nm的Fe3O4顆粒，然後以粒徑為4nm的Fe3O4顆粒為晶種，通過控制保溫時間等因素分別制備了粒徑分別為6、8、12、16nm的Fe3O4納米顆粒。
Zhen Li等報道了採用常見的FeCl3·H2O替代價格昂貴的Fe(acac)3作為前驅體，制備了Fe3O4納米顆粒。
Yadong Li等報道了以FeCl3·6H2O、NaAC、EG、PEG為原料制備了單分散性的Fe3O4納米顆粒，且粒徑尺寸可調。
3、微乳化法
微乳化法是指兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，也就是雙親分子將連續介質分割成微小空間而形成微型反應器，反應物在其中反應生成固相，由於成核、晶體生長、聚結、團聚等過程受到微反應器的限制，從而形成包裹有一層表面活性劑並且有一定凝聚態結構和形態的納米顆粒。
微乳液法制備納米催化劑，具有所需設備簡單、實驗條件溫和、粒子尺寸可控等優點，這是其它方法所不能比擬的。因此，成為納米催化劑合成中令人十分關注的技術。關於微乳液法制備納米催化劑方法的研究多集中於對粒子尺寸的控制上，關於對粒子單分散性的控制研究還比較少。
4、溶膠-凝膠法（sol-gel）
該法是利用金屬醇鹽的水解和聚合反應制備金屬氧化物或金屬氫氧化物的均勻溶膠，再濃縮成透明凝膠，凝膠經乾燥熱處理後製得氧化物超微粉的。Sol-gel方法的缺點是採用金屬醇鹽作為原料致使成本偏高，且凝膠化過程合成周期長。同時，應用sol-gel法制備粒徑100nm以下的納米顆粒還未見報道。
此外，其它制備方法如微波法、熱解羰基前軀體法、超聲法、空氣氧化法、熱解-還原法、多元醇還原法等相繼有報道。
海岩冰等用FeSO4溶液加入氨水溶液在微波爐中8s即得到黑色的Fe3O4納米顆粒。Alivasatos等用熱解羰基前軀體法制備出了單分散的γ-Fe3O4納米粒子，此後該法在制備單分散的磁性氧化物納米粒子中得到了廣泛的應用。Liu等採用多元醇還原法，利用乙醯丙酮亞鐵和乙醯丙酮合鉑在高溫液相中的還原反應製取了直徑為3nm的FePt磁性納米粒子，該粒子在表面活性劑的保護下呈現單分散狀態。孟哲等人在室溫下pH=10左右的環境中採用氧化誘導、空氣氧化Fe(OH)2懸浮液成功制備出高純度、磁性強、球形分布的Fe₃O₄超細粉體。 在當代電氣化和信息化社會中，磁性材料的應用非常廣泛。四氧化三鐵磁性材料作為一種多功能磁性材料，在腫瘤的治療、微波吸收材料、催化劑載體、細胞分離、磁記錄材料、磁流體、醫葯等領域均已有廣泛的應用，這種材料很有發展前景。

❻ 一般的磁鐵(其有弱磁性)在水中能吸引水中的納米四氧化三鐵嗎

四氧化三鐵化學式Fe₃O₄別名氧化鐵黑、磁鐵、吸鐵石具有磁性黑色晶體故又稱磁性氧化鐵
因具有磁性所被具有磁性物質吸引

❼ 四氧化三鐵在現實生活中有什麼用途

四氧化三鐵在現實生活中的用途：

1、四氧化三鐵是一種常用的磁性材料。

2、特製的純凈四氧化三鐵用來作錄音磁帶和電訊器材的原材料。

3、天然的磁鐵礦是煉鐵的原料。

4、用於制底漆和面漆。

5、四氧化三鐵是生產鐵觸媒（一種催化劑）的主要原料。

6、它的硬度很大，可以作磨料。已廣泛應用於汽車制動領域，如：剎車片、剎車蹄等。

7、四氧化三鐵在國內焊接材料領域已得到認可，用於電焊條、焊絲的生產尚屬起步階段，市場前景十分廣闊。

8、四氧化三鐵因其比重大，磁性強的特點，在污水處理方面表現出了良好的性能。

(7)磁性四氧化三鐵對廢水擴展閱讀：

四氧化三鐵（又稱磁鐵）的起源：

磁鐵不是人發明的，是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國人發現自然界中有種天然磁化的石頭，稱其為「吸鐵石」。這種石頭可以魔術般的吸起小塊的鐵片，而且在隨意擺動後總是指向同一方向。

早期的航海者把這種磁鐵作為其最早的指南針在海上來辨別方向。最早發現及使用磁鐵的應該是中國人，也就是利用磁鐵製作「指南針」，是中國四大發明之一。

經過千百年的發展，今天磁鐵已成為我們生活中的強力材料。通過合成不同材料的合金可以達到與吸鐵石相同的效果，而且還可以提高磁力。在18世紀就出現了人造的磁鐵，但製造更強磁性材料的過程卻十分緩慢，直到20世紀20年代製造出鋁鎳鈷(Alnico)。

隨後，20世紀50年代製造出了鐵氧體(Ferrite),70年代製造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet 包括釹鐵硼。至此，磁學科技得到了飛速發展，強磁材料也使得元件更加小型化。

❽ 四氧化三鐵是一種鐵氧體磁性物質，不溶於水和酸，對嗎

四氧化三鐵是鐵的一種氧化物，其化學式為Fe3O4，相對分子質量為231.54。四氧化三鐵是中學階段唯一可以被磁化的鐵化合物。四氧化三鐵中含有Fe2+和Fe3+，X射線衍射實驗表明，四氧化三鐵具有反式尖晶石結構，晶體中從來不存在偏鐵酸根離子FeO2-。在Fe3O4里，鐵顯兩種價態，一個亞鐵離子顯+2價，兩個鐵離子顯+3價，所以說四氧化三鐵可看成是由FeO與Fe2O3組成的化合物，可表示為FeO·Fe2O3，而不能說是FeO與Fe2O3組成的混合物，它屬於純凈物。
fe3o4是一種鐵氧體磁性物質,不溶於水和酸,所以也寫不出反應的化學方程式

❾ 如何對磁性四氧化三鐵納米粒子進行消磁

鐵在四氧化三鐵中有兩種化合價,經研究證明了Fe3O4是一種鐵(Ⅲ)酸鹽,即FeⅡFeⅢ[FeⅢO4].黑色晶體,密度5.18克/立方厘米.有磁性,故又稱磁性氧化鐵.潮濕狀態的四氧化三鐵在空氣中容易氧化成三氧化二鐵.不溶於水,溶於酸.用作顏料和拋光劑.磁性氧化鐵用於制錄音磁帶和電訊器材.用紅熱鐵跟水蒸氣反應製得.
因它具磁性又名磁性氧化鐵.難溶於水,溶於酸(Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O),不溶於鹼,也不溶於乙醇、乙醚等有機溶劑.但是天然的Fe3O4不溶於酸.
四氧化三鐵可視為FeO·Fe2O3,經X射線研究認為它是鐵(III)酸的鹽.
另外,它還是導體,因為在磁鐵礦中由於Fe2+與Fe3+在八面體位置上基本上是無序排列的,電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移,所以四氧化三鐵固體具有優良的導電性.
鐵絲在氧氣里燃燒生成四氧化三鐵；鐵在空氣里加熱到500℃,鐵跟空氣里的氧氣起反應也生成四氧化三鐵（現象：火星四射,生成黑色固體--四氧化三鐵.實驗室立做實驗注意實驗時要在瓶底鋪一層細沙或水）；鍛工砧子周圍散落的藍灰色碎屑主要是四氧化三鐵；鐵跟高溫的水蒸汽發生置換反應生成四氧化三鐵和氫氣；天然磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵的晶體.四氧化三鐵是一種重要的常見鐵的化合物.
四氧化三鐵是一種鐵酸鹽,即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表鐵的價態）.在Fe3O4里,鐵顯兩種價態,一個鐵原子顯+2價,兩個鐵原子顯+3價,所以說四氧化三鐵可看成是由FeO與Fe2O3組成的化合物,可表示為FeO·Fe2O3,而不能說是FeO與Fe2O3組成的混合物,它屬於純凈物.

❿ 磁性納米材料處理含油廢水屬於什麼方法

磁性納米材料處理含油廢水屬於化學方法。
該方法先將含油廢水超聲專，並在超聲同時屬將油溶性四氧化三鐵納米粒子投加到含油廢水中，超聲分散，四氧化三鐵就可以藉助其疏水的烷基表面進入廢水微油滴中，形成攜帶疏水四氧化三鐵粒子的磁性微油滴，再結合磁分離達到去除污水中微油滴的目的。