包覆型纳米零价铁处理水中重金属和三氯乙烯的研究

发布时间：2018-02-10 09:15

  本文关键词： 包覆型纳米零价铁琼脂-零价铁(Agar-NZVI) 羧甲基纤维素钠-零价铁(CMC-NZVI) 淀粉-零价铁(Starch-NZVI) Cu~(2+) TCE Ni~(2+) 去除率　出处：《景德镇陶瓷学院》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的飞速发展,科技也取得很大的突破。人们生活、生产和对自然资源的开发利用,如生活垃圾的堆放、工厂“三废”的排放、化肥农药的使用等都会对水、土壤和大气造成污染。水是人类最重要的资源,土壤是农作物赖以生存的基础,而大气的洁净程度则与人们呼吸系统的健康状况息息相关。整个生态环境污染问题都会直接危害人类的身心,目前我国已将治理各类环境污染作为头等大事。纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)可应用于多种环境污染物的修复,因而受到了广泛的关注。但是,纳米零价铁暴露在空气中容易自燃,即使与空气缓慢接触也容易被氧化,表面生成氧化物或氢氧化物从而降低反应活性,这些问题都影响着纳米零价铁的实际应用。针对以上问题,本研究以对环境友好的琼脂(Agar)、羧甲基纤维素钠(CMC)和淀粉(Starch)为包裹剂制备了包覆型纳米零价铁材料,并通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对所制得的样品进行表征；考察了其对重金属Cu2+、三氯乙烯(triehloroethylene, TCE)及混合废水Ni2+-TCE的还原去除能力。论文的主要研究结论有：1.以廉价环保的Agar、CMC和Starch为表面修饰剂,制备包覆型纳米零价铁。从表征结果可以看出琼脂包覆的纳米零价铁(Agar-NZVI)颗粒分布均匀,粒径约为60-120nm；羧甲基纤维素钠包覆的纳米零价铁(CMC-NZVI)颗粒粒径约50-100nm,相互之间隔开,具有良好的分散性；淀粉包覆的纳米零价铁(Starch-NZVI)粒径约8-20nm,呈现出核壳结构,粒子外形为圆形或椭圆形,颗粒分散性能较好。2.包覆型纳米零价铁去除Cu2+的结果表明：影响Cu2+去除效果的主要因素有包覆型纳米零价铁的用量、Cu2+初始浓度和pH值。其中,初始Cu2+浓度较低,包覆型纳米零价铁的用量较大时有利于Cu2+的去除。在模拟Cu2+废水浓度为5mg/L,Agar-NZVI、CMC-NZVI、Starch-NZVI、NZVI投加量为0.3g/L,温度25℃,pH=7.0,反应3h去除效果最好,去除率分别为99.68%、99.39%、95.88%、90.87%。3.包覆型纳米零价铁降解TCE的主要影响因素有：包覆型纳米零价铁的用量、TCE的初始浓度和初始pH值。实验结果表明,脱氯反应的最佳pH值为5,此外,较高的包覆型纳米零价铁的投加量和较低的初始TCE浓度有利于TCE的脱氯反应；在TCE废水浓度为10mg/L,pH值为5.0,Agar-NZVI、CMC-NZVI、Starch-NZVI投加量分别为1.5g/L,温度30℃,反应330min去除效果较好,去除率分别为59.62%、68.22%、75.19%。包覆型纳米零价铁还原降解TCE的体系符合准一级反应动力学,反应速率随着TCE初始浓度的升高而降低地幅度较大,随着包覆型纳米零价铁的投加量增加而升高地幅度较小。4.包覆型纳米零价铁去除Ni2+-TCE的结果表明：包覆型纳米零价铁可以用于去除复合污染物。Ni2+和TCE的去除率均随着包覆型纳米零价铁的投加量增加而升高,随着溶液初始浓度的增加而降低。四种零价铁材料处理混合废水的能力依次为：NZVIAgar-NZVICMC-NZVIStarch-NZVI,包裹剂Agar、CMC、Starch对目标污染物的作用可以忽略。在混合废水中Ni2+和TCE浓度都为5mg/L,包覆型纳米零价铁的加入量为1.5g/L,温度为30℃,反应2.5h时,Starch-NZVI对Ni2+和TCE的处理效果最好,其中Ni2+的去除率为99.38%,TCE的降解率为49.36%。
[Abstract]:Nano - zero - valent iron ( CMC - NZVI ) has been used in many kinds of environmental pollutants . The results show that the nano - zero - valent iron ( CMC - NZVI ) has a particle size of about 50 - 100 nm , and the particle size is about 60 - 120 nm . The results show that the nano - zero - valent iron ( CMC - NZVI ) has a particle size of about 8 - 20 nm , and the particle size is about 60 - 120 nm . The experimental results show that the optimum pH value of the coated nano - zero - valent iron is 5.5g / L , the removal rate is 99.39 % , 95.88 % and 90.87 % . The experimental results show that the optimum pH value of the coated nano - zero - valent iron is 1 . 5g / L , the temperature is 30 鈩，

本文编号：1500176