表面氟化零价铁制备及其增强Cr（Ⅵ）去除性能
发布时间：2020-12-19 17:17
随着全球经济高速增长,生态环境问题日益突出。工业三废的排放导致水污染问题愈发严峻,尤其是水体中重金属污染。Cr（Ⅵ）是典型的有毒重金属离子之一,具有高毒性,致癌性和致突变性,广泛存在于地表水和地下水中,因此,治理重金属Cr（Ⅵ）污染迫在眉睫。目前修复Cr（Ⅵ）污染最有效的方法就是将其还原为毒性较低的Cr（Ⅲ）。其中零价铁（mZⅥ）因具有绿色、经济、环保等特性而成为研究者密切关注的环保型功能材料,但由于其表面钝化层的存在,导致商业零价铁在治理铬污染过程中普遍存在处理效率低、循环性能差等问题。因此本论文采用不同类型氟化物对零价铁表面进行改性,以增强其电子传输能力和对Cr（Ⅵ）的去除能力。具体研究如下:第一部分:采用浸渍法,将mZⅥ浸入0.4mol/L氟化钠溶液中来制备无机表面氟化零价铁（F-mZⅥ）,浸渍时间为lh,并通过去除Cr（Ⅵ）活性实验来测试F-mZⅥ的反应性能。发现F-mZⅥ体系去除Cr（Ⅵ）的反应速率常数约为mZⅥ体系的6倍。SEM和XRD表明,与mZⅥ相比,F-mZⅥ的形貌和物相结构没有发生改变。XPS进一步证实F取代了部分零价铁表面羟基。此外,Fe2p轨道的XPS分析结果显...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．］?（ａ）地表总体水质状况；（ｂ）地下水水质现状??１．１．１
硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲＳＴＩＩＦ．ＳＩＳ??＞Ｆｅ－?；Ｊ?ｆ?—?＾?＾?＾?Ｊ??！！?：＾＞＜ｒ?ｉ：??、、?Ｓ＾．?＊？、、??－…－，ｊ?????????—??／’?＼??；０－＜＊－？?ｊ??？＂ｉ７Ｔ＼Ｃｒｆｃｊｆ，Ｃｒｆｃ＾－，＊Ｍ??ｊ?＜＾－＿＾?＾?Ｃ．〇＊－??阁丨．２微米零价铁去除Ｃｒ（ＶＩ）和苯酚的反应机理Ｉ５１】??１．３．１零价铁技术的局限性??虽然零价铁可以有效地修复重金属水污染，但是也存在一定局限性。研宄表明??零价铁表面在自然环境中会发生缓慢氧化形成氧化壳层｜５Ｗ３］。穆毅［５４１等研宄合成了??不同氧化层厚度的Ｆｅ＠Ｆｅ２０３纳米零价铁，将合成样品进行了去除Ｃｒ（ＶＩ）活性实验??探究，发现铁氧壳层会影响Ｆｅ＠Ｆｅ２〇３纳米零价铁电子传输效率，也就是说会对零??价铁的反应活性造成影响，其反应机理如图１．３所示。近期有文献报道，采用高温??氧化法生产商品零价铁时，在零价铁表面会形成包含Ｆｅ２０３，?Ｆｅ３〇４，?ＦｅＯＯＨ在内的??铁氧化物钝化层。这些钝化层厚度不一，除了磁铁矿外，其他铁氧化物均会不同程??度地阻碍电子的传输，致使商业零价铁去除污染物过程反应速率低，反应时间长。??调查显示影响零价铁表面壳层的形成因素大致可以分为三类，分别是零价铁的制备??方法、反应溶液的性质和氧气的有无。??＜ＸＶ｜）??、？?、Ｆｃ（ＩＩＩ＞?（％．??？卞＂＇．丨丨??ｃｕｕ??．?Ｃｒ＜Ｍ？??图１．３?Ｆｅ＠Ｆｅ２０３纳米零价铁还原去除Ｃｒ（ＶＩ）的反应机理［５４］??Ｓ??
?６８］，但是，这种改性方法并不适用于零价铁长期修复重金属污染和有机污染进程，??存在着一定弊端，例如样品洗涤处理过程操作复杂、洗涤后表面吸附的离子加速零??价铁的腐蚀、循环性能不佳等。??１．３．２．２双金属体系??双金属体系指的是将另一种还原性高的金属（Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ）作为偶联金属镀在零??价铁表面以形成二元金属催化剂和单一的零价铁体系相比，双金属体系改善??了零价铁表面的反应活性、选择性和稳定性。镍由于具有较高的催化活性和较低的??生产成本而成为了常用的偶联金属之一。如图１．４所示，如３＃１］等人利用Ｆｅ／Ｎｉ双??金属体系还原去除Ｃｒ（ＶＩ），发现金属Ｎｉ可以减缓零价铁表面钝化过程并促进二价??铁的生成，进一步加速溶液中Ｃｒ（ＶＩ）的还原去除。多项科研工作表明，铁钯双金属??粒子在一定环境和温度下可有效去除亚硝基和硝基化合物。ＣｈｅｎｔＭ等人研宄发现当??Ｃｕ与Ｆｅ的摩尔比为２．０％时，Ｃｕ／Ｆｅ双金属体系可以完全降解卤乙酰胺有机物，其??去除效果远优于传统的零价铁体系。虽然双金属催化剂去除污染物过程存在多种优??点，但是这项技术目前还并不是很成熟。例如存在钯等重金属价格昂贵，消耗成本??高等缺点。??魯??？、ｉ。?？?Ｃｒ（ＩＩＩ）?ｒ??移?ｉｒｏｎ?ｏｘｉｄｅｓ??图１．４?Ｆｅ／Ｎｉ纳米材料还原去除Ｃｒ（ＶＩ）的反应机理ｌ７１】?？??１０??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电还原耦合膜分离技术净化含铬废水研究[J]. 陈海琴,梁波,王雪野,朱学峰. 上海第二工业大学学报. 2018(01)
[2]浅谈我国水资源保护[J]. 吕睿. 黑河学刊. 2017(01)
[3]三氟乙酸(TFA)促进光催化降解水环境中甲基橙的研究[J]. 兰洋,吕红,张琴,何莉,马骏,王小波. 四川环境. 2016(06)
[4]浅析农村饮用水源污染原因及改善措施[J]. 赵欣华. 资源节约与环保. 2016(01)
[5]我国水污染现状[J]. 许嘉宁,陈燕. 广东化工. 2014(03)
[6]乳状液膜技术分离回收金属离子的研究进展[J]. 陈伟,夏良树,胡思思. 化学工程. 2013(03)
硕士论文
[1]从水污染的分类看水污染防治法的调整范围[D]. 刘瑞聆.中国海洋大学 2011
本文编号：2926277
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．］?（ａ）地表总体水质状况；（ｂ）地下水水质现状??１．１．１
硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲＳＴＩＩＦ．ＳＩＳ??＞Ｆｅ－?；Ｊ?ｆ?—?＾?＾?＾?Ｊ??！！?：＾＞＜ｒ?ｉ：??、、?Ｓ＾．?＊？、、??－…－，ｊ?????????—??／’?＼??；０－＜＊－？?ｊ??？＂ｉ７Ｔ＼Ｃｒｆｃｊｆ，Ｃｒｆｃ＾－，＊Ｍ??ｊ?＜＾－＿＾?＾?Ｃ．〇＊－??阁丨．２微米零价铁去除Ｃｒ（ＶＩ）和苯酚的反应机理Ｉ５１】??１．３．１零价铁技术的局限性??虽然零价铁可以有效地修复重金属水污染，但是也存在一定局限性。研宄表明??零价铁表面在自然环境中会发生缓慢氧化形成氧化壳层｜５Ｗ３］。穆毅［５４１等研宄合成了??不同氧化层厚度的Ｆｅ＠Ｆｅ２０３纳米零价铁，将合成样品进行了去除Ｃｒ（ＶＩ）活性实验??探究，发现铁氧壳层会影响Ｆｅ＠Ｆｅ２〇３纳米零价铁电子传输效率，也就是说会对零??价铁的反应活性造成影响，其反应机理如图１．３所示。近期有文献报道，采用高温??氧化法生产商品零价铁时，在零价铁表面会形成包含Ｆｅ２０３，?Ｆｅ３〇４，?ＦｅＯＯＨ在内的??铁氧化物钝化层。这些钝化层厚度不一，除了磁铁矿外，其他铁氧化物均会不同程??度地阻碍电子的传输，致使商业零价铁去除污染物过程反应速率低，反应时间长。??调查显示影响零价铁表面壳层的形成因素大致可以分为三类，分别是零价铁的制备??方法、反应溶液的性质和氧气的有无。??＜ＸＶ｜）??、？?、Ｆｃ（ＩＩＩ＞?（％．??？卞＂＇．丨丨??ｃｕｕ??．?Ｃｒ＜Ｍ？??图１．３?Ｆｅ＠Ｆｅ２０３纳米零价铁还原去除Ｃｒ（ＶＩ）的反应机理［５４］??Ｓ??
?６８］，但是，这种改性方法并不适用于零价铁长期修复重金属污染和有机污染进程，??存在着一定弊端，例如样品洗涤处理过程操作复杂、洗涤后表面吸附的离子加速零??价铁的腐蚀、循环性能不佳等。??１．３．２．２双金属体系??双金属体系指的是将另一种还原性高的金属（Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ）作为偶联金属镀在零??价铁表面以形成二元金属催化剂和单一的零价铁体系相比，双金属体系改善??了零价铁表面的反应活性、选择性和稳定性。镍由于具有较高的催化活性和较低的??生产成本而成为了常用的偶联金属之一。如图１．４所示，如３＃１］等人利用Ｆｅ／Ｎｉ双??金属体系还原去除Ｃｒ（ＶＩ），发现金属Ｎｉ可以减缓零价铁表面钝化过程并促进二价??铁的生成，进一步加速溶液中Ｃｒ（ＶＩ）的还原去除。多项科研工作表明，铁钯双金属??粒子在一定环境和温度下可有效去除亚硝基和硝基化合物。ＣｈｅｎｔＭ等人研宄发现当??Ｃｕ与Ｆｅ的摩尔比为２．０％时，Ｃｕ／Ｆｅ双金属体系可以完全降解卤乙酰胺有机物，其??去除效果远优于传统的零价铁体系。虽然双金属催化剂去除污染物过程存在多种优??点，但是这项技术目前还并不是很成熟。例如存在钯等重金属价格昂贵，消耗成本??高等缺点。??魯??？、ｉ。?？?Ｃｒ（ＩＩＩ）?ｒ??移?ｉｒｏｎ?ｏｘｉｄｅｓ??图１．４?Ｆｅ／Ｎｉ纳米材料还原去除Ｃｒ（ＶＩ）的反应机理ｌ７１】?？??１０??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电还原耦合膜分离技术净化含铬废水研究[J]. 陈海琴,梁波,王雪野,朱学峰. 上海第二工业大学学报. 2018(01)
[2]浅谈我国水资源保护[J]. 吕睿. 黑河学刊. 2017(01)
[3]三氟乙酸(TFA)促进光催化降解水环境中甲基橙的研究[J]. 兰洋,吕红,张琴,何莉,马骏,王小波. 四川环境. 2016(06)
[4]浅析农村饮用水源污染原因及改善措施[J]. 赵欣华. 资源节约与环保. 2016(01)
[5]我国水污染现状[J]. 许嘉宁,陈燕. 广东化工. 2014(03)
[6]乳状液膜技术分离回收金属离子的研究进展[J]. 陈伟,夏良树,胡思思. 化学工程. 2013(03)
硕士论文
[1]从水污染的分类看水污染防治法的调整范围[D]. 刘瑞聆.中国海洋大学 2011
本文编号：2926277
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