纳米零价铁/介孔硅基复合材料去除地下水中六价铬的研究
发布时间：2021-04-13 11:07
随着人们生活的不断进步和社会经济的持续发展,水体重金属污染问题愈发严重。由于铬在工业上的大量使用,导致部分地区的地下水中存在着较为严重的铬污染,这对人类的生活环境和健康都造成了极大的威胁。纳米零价铁（nZⅥ）是一种常见的环境修复材料,具有小尺寸、高比表面积和强还原性等特性,但易于团聚和氧化,从而限制了nZⅥ对污染物的处理能力。本研究以具有高比表面积及多种构型的介孔二氧化硅材料作为nZⅥ的载体,最终优化筛选出介孔二氧化硅微球（MSM-2）和有序介孔二氧化硅（SBA-15）作为nZⅥ载体材料,并对材料进行扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、比表面积（BET）、X射线衍射（XED）、Zeta电位等表征分析。结果显示,nZⅥ与MSM-2通过孔道连接,并会附着在SBA-15孔道内或外表面,两种复合材料的比表面积分别为140.4和133.6 m2/g,极大程度提升了nZⅥ的分散性,且与nZⅥ相比,复合材料的稳定性也有所提高。本研究考察了nZⅥ/介孔二氧化硅复合材料的投加量、反应时间、Cr（Ⅵ）初始浓度、溶液pH和共存离子等因素对复合材料去除Cr（Ⅵ）的影响。结果表明,Cr...
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文23图2-1实验装置图（a：材料制备装置；b：反应装置）2.2.5分析方法2.2.5.1铬的分析方法在本研究中，溶液中Cr(VI)浓度的测定方法参照《水和废水监测分析方法（第四版）》中的二苯碳酰二肼显色法，该方法中Cr(VI)浓度的检出限为0.004mg/L。在酸性条件下，溶液中的Cr(VI)能够与二苯碳酰二肼显色剂反应生成紫红色化合物，该化合物的最大吸收波长为540nm。该检测方法所用试剂包括1+1硫酸、1+1磷酸和二苯碳酰二肼显色剂，其中：1+1硫酸缓冲溶液配制：将50mL硫酸（分析纯）缓慢加入到50mL（等体积）的去离子水中，搅拌均匀，待冷却到室温后放入冰箱中冷藏储存；1+1磷酸缓冲溶液配制：将50mL磷酸（分析纯）缓慢加入到50mL（等体积）的去离子水中，搅拌均匀，待冷却到室温后放入冰箱中冷藏储存；二苯碳酰二肼显色剂配制：将0.2g二苯碳酰二肼溶于50mL丙酮溶液中，搅拌溶解，然后移入100mL容量瓶中，加入去离子水定容至标线，混合均匀后将溶液转移到棕色试剂瓶中，放入冰箱中冷藏储存，如果溶液颜色变深则已失效，不可再继续使用。溶液中总Cr浓度使用PE-Optima8000PE电感耦合等离子体光谱仪（珀金埃尔默公司，美国）进行测定，溶液中Cr(III)浓度由总Cr浓度与Cr(VI)浓度的差值计算得到。材料对Cr(VI)的去除率（%）和吸附量（mg/g）分别使用式（2-2）和式（2-3）进行计算：
第2章介孔硅微球负载纳米零价铁除铬性能研究26图2-2(a)nZVI/MSM-1、(b)nZVI/MSM-2、(c)nZVI/MSM-3、(d)nZVI/MSM-4的TEM图像SiFeOnZVIMSM-2图2-3nZVI/MSM-2的TEM-EDS面扫图像（Fe、Si、O元素）50nm
【参考文献】：
期刊论文
[1]污染地下水可渗透反应墙（PRB）技术研究进展[J]. 王泓泉. 环境工程技术学报. 2020(02)
[2]基性-超基性岩铜镍矿与铬铁矿含矿性判别研究[J]. 刘嘉,蔡鹏捷. 地质找矿论丛. 2019(04)
[3]电化学法处理电镀废水的研究进展[J]. 邱敬贤,刘君,梁凤仪. 再生资源与循环经济. 2019(10)
[4]膜分离技术在水处理的应用探微[J]. 白春英. 化工管理. 2019(26)
[5]中国铬资源全球布局分析[J]. 袁小晶,李鹏远. 中国矿业. 2019(07)
[6]含铬废水处理技术研究进展[J]. 万志鹏. 山东化工. 2019(12)
[7]离子交换法处理含铬废水的研究[J]. 曾婧. 江西化工. 2019(03)
[8]菠萝皮生物炭负载纳米零价铁去除水中的铬[J]. 宋宏娇,季斌,杨雨婷,刘扬,龚喜平,王家乐,舒垚荣,孙梦侠. 科学技术与工程. 2019(13)
[9]河北某电镀污染场地Cr6+污染调查[J]. 赵德刚,赵亮,田西昭,单强,李红超. 水资源保护. 2019(01)
[10]化学沉淀法处理含铬电镀废水的研究[J]. 吴健,费西凯. 云南化工. 2018(12)
博士论文
[1]工业糖浆原位修复Cr（Ⅵ）污染地下水反应机理及效能实验研究[D]. 陈子方.吉林大学 2016
[2]天然及改性赤玉土吸附去除水溶液中六价铬的研究[D]. 赵迎新.中国地质大学（北京） 2013
[3]Fe0-PRB修复地下水中铬铅复合污染的研究[D]. 李雅.西北农林科技大学 2011
[4]功能化介孔材料MCM-41选择性吸附水中污染物的性能研究[D]. 秦庆东.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]纳米零价铁的改性及其处理水中污染物的性能和机理研究[D]. 汤婷婷.南昌航空大学 2019
[2]用于植物修复典型铬污染场地的富集植物筛选研究[D]. 封保根.吉林大学 2019
[3]聚吡咯改性磁性生物炭去除水中六价铬的研究[D]. 杨玉晴.中国地质大学(北京) 2019
[4]包埋纳米零价铁修复地下水中硝酸盐氮及铬污染[D]. 马溶涵.沈阳大学 2018
[5]活性炭纤维负载磁性纳米零价铁去除水中Cr（Ⅵ）与Cu（Ⅱ）的研究[D]. 曾丹阳.西北农林科技大学 2018
[6]微生物燃料电池阴极去除六价铬的机理及应用[D]. 牛永艳.兰州大学 2017
[7]乳化油碳源原位治理地下水中Cr（Ⅵ）静态批实验研究[D]. 赵阅坤.中国地质大学(北京) 2016
[8]Cu-C异质极板脉冲电场—共沉淀法对含铬工业废水中铬的去除及其效率的研究[D]. 姜浩.云南大学 2016
[9]铬渣无害化处理处置和综合利用研究[D]. 何芳华.昆明理工大学 2015
[10]化学—微生物渗透性反应墙（PRB）技术修复铬污染地下水的室内试验研究[D]. 杜旺兵.兰州理工大学 2014
本文编号：3135181
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文23图2-1实验装置图（a：材料制备装置；b：反应装置）2.2.5分析方法2.2.5.1铬的分析方法在本研究中，溶液中Cr(VI)浓度的测定方法参照《水和废水监测分析方法（第四版）》中的二苯碳酰二肼显色法，该方法中Cr(VI)浓度的检出限为0.004mg/L。在酸性条件下，溶液中的Cr(VI)能够与二苯碳酰二肼显色剂反应生成紫红色化合物，该化合物的最大吸收波长为540nm。该检测方法所用试剂包括1+1硫酸、1+1磷酸和二苯碳酰二肼显色剂，其中：1+1硫酸缓冲溶液配制：将50mL硫酸（分析纯）缓慢加入到50mL（等体积）的去离子水中，搅拌均匀，待冷却到室温后放入冰箱中冷藏储存；1+1磷酸缓冲溶液配制：将50mL磷酸（分析纯）缓慢加入到50mL（等体积）的去离子水中，搅拌均匀，待冷却到室温后放入冰箱中冷藏储存；二苯碳酰二肼显色剂配制：将0.2g二苯碳酰二肼溶于50mL丙酮溶液中，搅拌溶解，然后移入100mL容量瓶中，加入去离子水定容至标线，混合均匀后将溶液转移到棕色试剂瓶中，放入冰箱中冷藏储存，如果溶液颜色变深则已失效，不可再继续使用。溶液中总Cr浓度使用PE-Optima8000PE电感耦合等离子体光谱仪（珀金埃尔默公司，美国）进行测定，溶液中Cr(III)浓度由总Cr浓度与Cr(VI)浓度的差值计算得到。材料对Cr(VI)的去除率（%）和吸附量（mg/g）分别使用式（2-2）和式（2-3）进行计算：
第2章介孔硅微球负载纳米零价铁除铬性能研究26图2-2(a)nZVI/MSM-1、(b)nZVI/MSM-2、(c)nZVI/MSM-3、(d)nZVI/MSM-4的TEM图像SiFeOnZVIMSM-2图2-3nZVI/MSM-2的TEM-EDS面扫图像（Fe、Si、O元素）50nm
【参考文献】：
期刊论文
[1]污染地下水可渗透反应墙（PRB）技术研究进展[J]. 王泓泉. 环境工程技术学报. 2020(02)
[2]基性-超基性岩铜镍矿与铬铁矿含矿性判别研究[J]. 刘嘉,蔡鹏捷. 地质找矿论丛. 2019(04)
[3]电化学法处理电镀废水的研究进展[J]. 邱敬贤,刘君,梁凤仪. 再生资源与循环经济. 2019(10)
[4]膜分离技术在水处理的应用探微[J]. 白春英. 化工管理. 2019(26)
[5]中国铬资源全球布局分析[J]. 袁小晶,李鹏远. 中国矿业. 2019(07)
[6]含铬废水处理技术研究进展[J]. 万志鹏. 山东化工. 2019(12)
[7]离子交换法处理含铬废水的研究[J]. 曾婧. 江西化工. 2019(03)
[8]菠萝皮生物炭负载纳米零价铁去除水中的铬[J]. 宋宏娇,季斌,杨雨婷,刘扬,龚喜平,王家乐,舒垚荣,孙梦侠. 科学技术与工程. 2019(13)
[9]河北某电镀污染场地Cr6+污染调查[J]. 赵德刚,赵亮,田西昭,单强,李红超. 水资源保护. 2019(01)
[10]化学沉淀法处理含铬电镀废水的研究[J]. 吴健,费西凯. 云南化工. 2018(12)
博士论文
[1]工业糖浆原位修复Cr（Ⅵ）污染地下水反应机理及效能实验研究[D]. 陈子方.吉林大学 2016
[2]天然及改性赤玉土吸附去除水溶液中六价铬的研究[D]. 赵迎新.中国地质大学（北京） 2013
[3]Fe0-PRB修复地下水中铬铅复合污染的研究[D]. 李雅.西北农林科技大学 2011
[4]功能化介孔材料MCM-41选择性吸附水中污染物的性能研究[D]. 秦庆东.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]纳米零价铁的改性及其处理水中污染物的性能和机理研究[D]. 汤婷婷.南昌航空大学 2019
[2]用于植物修复典型铬污染场地的富集植物筛选研究[D]. 封保根.吉林大学 2019
[3]聚吡咯改性磁性生物炭去除水中六价铬的研究[D]. 杨玉晴.中国地质大学(北京) 2019
[4]包埋纳米零价铁修复地下水中硝酸盐氮及铬污染[D]. 马溶涵.沈阳大学 2018
[5]活性炭纤维负载磁性纳米零价铁去除水中Cr（Ⅵ）与Cu（Ⅱ）的研究[D]. 曾丹阳.西北农林科技大学 2018
[6]微生物燃料电池阴极去除六价铬的机理及应用[D]. 牛永艳.兰州大学 2017
[7]乳化油碳源原位治理地下水中Cr（Ⅵ）静态批实验研究[D]. 赵阅坤.中国地质大学(北京) 2016
[8]Cu-C异质极板脉冲电场—共沉淀法对含铬工业废水中铬的去除及其效率的研究[D]. 姜浩.云南大学 2016
[9]铬渣无害化处理处置和综合利用研究[D]. 何芳华.昆明理工大学 2015
[10]化学—微生物渗透性反应墙（PRB）技术修复铬污染地下水的室内试验研究[D]. 杜旺兵.兰州理工大学 2014
本文编号：3135181
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