生物炭负载纳米零价铁用于水中污染修复研究
发布时间：2021-01-10 04:00
纳米零价铁技术是目前修复地下水污染领域中较为前沿的技术之一,为了改善纳米铁易团聚的弊端,本文通过液相还原法制备出生物炭负载纳米铁,并通过一系列表征测试分析,对比研究nZVI和BC-nZVI的理化性质差异,同时将生物炭负载纳米铁协同过硫酸钠降解三氯乙烯和六价铬复合污染。通过SEM、XRD、XPS表征测试,表明液相还原法制备生物炭负载纳米铁,可以有效地将纳米铁颗粒负载到生物炭表面,同时纳米铁颗粒核部为零价态,外壳有轻微的氧化,构成零价铁-氧化铁核壳结构;通过Zeta电位分析和沉降光谱曲线,表明改性后的纳米铁表面电荷增多,静电排斥增强,稳定性更好;通过比表面积测试,表明生物炭的存在可以有效增大纳米铁的表面积。相较于单独的nZVI和BC,BC-nZVI对于去除重金属Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Cr（VI）更具有优势,Cr（VI）低浓度时,BC（CS）-nZVI、BC（CC）-nZVI、nZVI三者对六价铬去除率均可达到100%,但是BC-nZVI反应速率要明显快于普通nZVI,这是由于生物炭起到分散纳米铁的作用,减缓反应过程中纳米铁的团聚。当Cr（VI）浓度升高时,BC（CS）-nZVI可以看出明...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 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】：
纳米零价铁原位注射技术Fig.1-1Nanoscalezero-valentironinsituinjectiontechnology
中国地质大学（北京）硕士学位论文12貌，分析证明炭负载纳米铁可以有效减缓纳米铁的团聚，提高了纳米铁的分散稳定性。（2）BC-nZVI去除水中重金属（Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)），探究玉米芯（CC）和玉米秸秆（CS）两种生物质原材料负载纳米铁效果，探讨反应动力学过程以及反应机理。（3）选择BC-nZVI和HC-nZVI协调活化NaS2O8体系降解三氯乙烯和Cr(Ⅵ)复合污染，探究NaS2O8浓度和Cr(Ⅵ)浓度对BC-nZVI降解TCE的影响，HC与BC作用区别，对体系的反应后产物进行表征分析，通过探讨反应机理。1.4技术路线和工作量1.4.1技术路线本文相应技术路线如下图1-2所示。图1-2技术路线图Fig.1-2Technologyroadmap1.4.2论文工作量本文涉及大量室内模拟实验，主要工作量如表1-2所示
中国地质大学（北京）硕士学位论文152.2纳米铁制备采用液相还原法制备nZVI，其中FeSO4·7H2O为氧化剂，NaBH4为还原剂，制备纳米铁反应方程如下：Fe2++2BH4－+6H2O→Fe0+2B(OH)3+7H2↑实验装置如图2-1所示，向三颈烧瓶B中依次加入4.9643g的FeSO4·7H2O，50ml去离子水，搅拌至固体全部溶解，再加入20ml无水乙醇起到分散作用。称取2.04gNaBH4溶于0.1%NaOH溶液（防止NaBH4水解）中，将溶液倒入在恒压漏斗A。在电动搅拌棒搅拌的同时，以1drop/s速度滴入三颈烧瓶中，水溶液逐渐变黑，过程中一直通氮气，滴加完毕再搅拌20min后用除过氧的去离子水清洗3遍，用磁铁吸引法分离溶液和固体，将所得黑色固体放入真空冷冻干燥箱24h后取出，密封保存。图2-1液相还原法制备纳米零价铁装置示意图Figure2-1Imageofexperimentaldevice2.3生物炭负载纳米铁制备生物炭的制备：生物炭原材料选择玉米芯和玉米秸秆（来源陕西省富平县某农田），洗净风干后，放置于陶瓷坩埚中，加盖密封。通过马弗炉（天津市中环实验电炉有限公司）在限氧环境中以5℃/min的加热速率升温至600℃，并保温2小时，待产物自然降温冷却后取出，制备好的生物炭过160~200目筛，将过筛N2
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素[J]. 黄园英,王倩,汤奇峰,刘久臣,陈翠柏,刘斯文. 生态环境学报. 2019(10)
[2]浅析地下水污染现状及修复技术[J]. 叶粤婷,方宏萍,张美崎,严容. 贵州农机化. 2019(03)
[3]过硫酸盐高级氧化降解水体中有机污染物研究进展[J]. 黄智辉,纪志永,陈希,郭小甫,王士钊,袁俊生. 化工进展. 2019(05)
[4]零价铁活化过硫酸钠体系降解污染土壤中的多环芳烃[J]. 张羽,高春阳,陈昌照,宋权威,陈宏坤,陈家玮. 环境工程学报. 2019(04)
[5]膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染[J]. 邓日欣,罗伟嘉,韩奕彤,李志雄,陈家玮. 岩矿测试. 2018(05)
[6]纳米铁原位注入技术对六价铬污染地下水的修复[J]. 王棣,魏文侠,王琳玲,王海见,李佳斌. 环境工程学报. 2018(02)
[7]活化过硫酸钠高级氧化环境修复技术综述[J]. 冯凯. 环境科技. 2017(05)
[8]稳定型纳米零价铁去除地下水中2,4-二氯苯酚[J]. 张永祥,常杉,李飞,徐毅,高维春. 环境科学. 2017(06)
[9]地下水污染修复中的PRB技术综述[J]. 周宾宾. 江西化工. 2017(02)
[10]聚苯硫醚超细纤维负载零价铁去除六价铬的研究[J]. 何臣臣,殷先泽,彭家顺,王桦,王罗新,陈少华. 合成纤维. 2017(02)
硕士论文
[1]生物炭负载纳米零价铁在还原及氧化体系下对污染物的去除研究[D]. 邓俊敏.湖南大学 2018
[2]老化钠米铁去除地下水中六价铬和三氯乙烯的研究[D]. 胡恒.中国地质大学（北京） 2013
[3]菱铁矿催化过氧化氢—过硫酸钠修复地下水中三氯乙烯污染研究[D]. 阎妮.中国地质大学（北京） 2013
本文编号：2968020
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 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】：
纳米零价铁原位注射技术Fig.1-1Nanoscalezero-valentironinsituinjectiontechnology
中国地质大学（北京）硕士学位论文12貌，分析证明炭负载纳米铁可以有效减缓纳米铁的团聚，提高了纳米铁的分散稳定性。（2）BC-nZVI去除水中重金属（Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)），探究玉米芯（CC）和玉米秸秆（CS）两种生物质原材料负载纳米铁效果，探讨反应动力学过程以及反应机理。（3）选择BC-nZVI和HC-nZVI协调活化NaS2O8体系降解三氯乙烯和Cr(Ⅵ)复合污染，探究NaS2O8浓度和Cr(Ⅵ)浓度对BC-nZVI降解TCE的影响，HC与BC作用区别，对体系的反应后产物进行表征分析，通过探讨反应机理。1.4技术路线和工作量1.4.1技术路线本文相应技术路线如下图1-2所示。图1-2技术路线图Fig.1-2Technologyroadmap1.4.2论文工作量本文涉及大量室内模拟实验，主要工作量如表1-2所示
中国地质大学（北京）硕士学位论文152.2纳米铁制备采用液相还原法制备nZVI，其中FeSO4·7H2O为氧化剂，NaBH4为还原剂，制备纳米铁反应方程如下：Fe2++2BH4－+6H2O→Fe0+2B(OH)3+7H2↑实验装置如图2-1所示，向三颈烧瓶B中依次加入4.9643g的FeSO4·7H2O，50ml去离子水，搅拌至固体全部溶解，再加入20ml无水乙醇起到分散作用。称取2.04gNaBH4溶于0.1%NaOH溶液（防止NaBH4水解）中，将溶液倒入在恒压漏斗A。在电动搅拌棒搅拌的同时，以1drop/s速度滴入三颈烧瓶中，水溶液逐渐变黑，过程中一直通氮气，滴加完毕再搅拌20min后用除过氧的去离子水清洗3遍，用磁铁吸引法分离溶液和固体，将所得黑色固体放入真空冷冻干燥箱24h后取出，密封保存。图2-1液相还原法制备纳米零价铁装置示意图Figure2-1Imageofexperimentaldevice2.3生物炭负载纳米铁制备生物炭的制备：生物炭原材料选择玉米芯和玉米秸秆（来源陕西省富平县某农田），洗净风干后，放置于陶瓷坩埚中，加盖密封。通过马弗炉（天津市中环实验电炉有限公司）在限氧环境中以5℃/min的加热速率升温至600℃，并保温2小时，待产物自然降温冷却后取出，制备好的生物炭过160~200目筛，将过筛N2
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素[J]. 黄园英,王倩,汤奇峰,刘久臣,陈翠柏,刘斯文. 生态环境学报. 2019(10)
[2]浅析地下水污染现状及修复技术[J]. 叶粤婷,方宏萍,张美崎,严容. 贵州农机化. 2019(03)
[3]过硫酸盐高级氧化降解水体中有机污染物研究进展[J]. 黄智辉,纪志永,陈希,郭小甫,王士钊,袁俊生. 化工进展. 2019(05)
[4]零价铁活化过硫酸钠体系降解污染土壤中的多环芳烃[J]. 张羽,高春阳,陈昌照,宋权威,陈宏坤,陈家玮. 环境工程学报. 2019(04)
[5]膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染[J]. 邓日欣,罗伟嘉,韩奕彤,李志雄,陈家玮. 岩矿测试. 2018(05)
[6]纳米铁原位注入技术对六价铬污染地下水的修复[J]. 王棣,魏文侠,王琳玲,王海见,李佳斌. 环境工程学报. 2018(02)
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[8]稳定型纳米零价铁去除地下水中2,4-二氯苯酚[J]. 张永祥,常杉,李飞,徐毅,高维春. 环境科学. 2017(06)
[9]地下水污染修复中的PRB技术综述[J]. 周宾宾. 江西化工. 2017(02)
[10]聚苯硫醚超细纤维负载零价铁去除六价铬的研究[J]. 何臣臣,殷先泽,彭家顺,王桦,王罗新,陈少华. 合成纤维. 2017(02)
硕士论文
[1]生物炭负载纳米零价铁在还原及氧化体系下对污染物的去除研究[D]. 邓俊敏.湖南大学 2018
[2]老化钠米铁去除地下水中六价铬和三氯乙烯的研究[D]. 胡恒.中国地质大学（北京） 2013
[3]菱铁矿催化过氧化氢—过硫酸钠修复地下水中三氯乙烯污染研究[D]. 阎妮.中国地质大学（北京） 2013
本文编号：2968020
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