包埋纳米零价铁修复地下水中硝酸盐氮及铬污染

发布时间：2020-11-02 18:01

　　 近年随着经济和社会的发展,人们对地下水的使用量和需求量急剧增长,工农业废水和生活污水的排放也随之增加,致使地下水污染情况日趋严重。地下水的修复已成为目前最需重视的环境问题。其中硝酸盐氮(NO_3~--N)及铬Cr(Ⅵ)都是地下水中长期存在的污染物,且对人体都有很大的的毒害性。化学修复法是快速有效的修复方法。纳米零价铁技术因其反应活性高,去除效果好的优点,已成为最受关注的研究方法之一。但纳米零价铁不稳定,易团聚,使其在实际应用中受到限制。本文针对这一问题,采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI)及硅藻泥包埋纳米零价铁(DnZVI),并对材料进行扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征分析。表征结果显示,纳米零价铁颗粒大部分以链状形式存在,而经过硅藻泥包埋的纳米零价铁颗粒分散性好,很好的解决了纳米零价铁易团聚的现象。实验对两种材料去除NO_3~--N的效果进行对比,并考察不同包埋比、DnZVI投加量、NO_3~--N初始浓度、pH等因素对NO_3~--N去除效果的影响。结果表明,在相同条件下,DnZVI的去除效果比nZVI提高了22.25%;硅藻泥与纳米零价铁的最佳包埋比为5:1;pH是影响DnZVI去除NO_3~--N的重要因素,较低pH有利于NO_3~--N的还原。在pH为3,NO_3~--N初始浓度为40mg·L~(-1),DnZVI投加量为5g·L~(-1)的条件下,NO_3~--N的去除率为99%。DnZVI去除NO_3~--N的反应产物主要为NH_4~+,约占去除NO_3~--N的81%。实验考察了DnZVI对Cr(Ⅵ)在不同DnZVI投加量、Cr(Ⅵ)溶液初始浓度、pH、温度影响因素下的去除效果,并对材料的重复利用性进行实验。结果表明,在温度为25℃,pH为3,投加量为2g·L~(-1),初始浓度为10mg·L~(-1)的条件下,DnZVI对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,去除率为95.5%。DnZVI和nZVI材料重复利用三次后,DnZVI对Cr(Ⅵ)的去除率约为nZVI的4倍,DnZVI重复利用性更好。根据实验结果对反应进行动力学分析,结果表明DnZVI去除地下水中NO_3~--N及Cr(Ⅵ)在不同pH、投加量、初始浓度、温度等影响因素下,均符合一级动力学规律。反应活化能分别为57.25KJ·mol~(-1)和29.46KJ·mol~(-1)。
【学位单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X523
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 地下水污染概况
        1.1.2 地下水硝酸盐氮污染概况及危害
        1.1.3 地下水中铬污染概况及危害
    1.2 地下水硝酸盐氮污染处理技术
        1.2.1 物理化学修复技术
        1.2.2 化学修复技术
        1.2.3 生物修复技术
    1.3 地下水六价铬污染处理技术
        1.3.1 物理化学修复技术
        1.3.2 化学修复技术
        1.3.3 生物修复技术
    1.4 纳米零价铁技术的研究进展
    1.5 研究的意义、内容和技术路线
        1.5.1 研究的意义
        1.5.2 研究的内容
        1.5.3 技术路线
第2章 材料与方法
    2.1 实验试剂及仪器
        2.1.1 实验药品及材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 nZVI的制备方法
        2.2.2 DnZVI的制备方法
        2.2.3 制备装置
3
--N及Cr（Ⅵ）实验'>        2.2.4 nZVI及DnZVI去除NO3
--N及Cr（Ⅵ）实验
    2.3 材料的表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）分析
        2.3.2 X射线衍射（XRD）分析
    2.4 数据分析方法
3
--N数据分析'>        2.4.1 NO3
--N数据分析
        2.4.2 Cr（Ⅵ）数据分析
        2.4.3 降解率的计算
    2.5 动力学分析
3
--N及Cr（Ⅵ）的研究'>第3章 DnZVI去除NO3
--N及Cr（Ⅵ）的研究
    3.1 引言
    3.2 nZVI及DnZVI的表征
        3.2.1 扫描电子显微镜（SEM）分析
        3.2.2 X射线衍射（XRD）分析
3
--N去除的研究'>    3.3 DnZVI对NO3
--N去除的研究
3
--N效果对比'>        3.3.1 nZVI与DnZVI去除NO3
--N效果对比
3
--N去除的影响'>        3.3.2 不同包埋比例对NO3
--N去除的影响
3
--N去除的影响'>        3.3.3 DnZVI投加量对NO3
--N去除的影响
3
--N初始浓度的影响'>        3.3.4 NO3
--N初始浓度的影响
3
--N去除的影响'>        3.3.5 pH对NO3
--N去除的影响
        3.3.6 反应温度的影响
        3.3.7 反应体系产物分析
    3.4 DnZVI对Cr（Ⅵ）去除的研究
        3.4.1 pH对Cr（Ⅵ）去除效果的影响
        3.4.2 DnZVI投加量对Cr（Ⅵ）去除效果的影响
        3.4.3 初始浓度对Cr（Ⅵ）去除效果的影响
        3.4.4 温度对Cr（Ⅵ）去除效果的影响
    3.5 nZVI及DnZVI的重复利用
3
--N与Cr（Ⅵ）共存情况分析'>    3.6 NO3
--N与Cr（Ⅵ）共存情况分析
3
--N对Cr（Ⅵ）去除效果的影响'>        3.6.1 不同浓度NO3
--N对Cr（Ⅵ）去除效果的影响
3
--N去除效果的影响'>        3.6.2 不同浓度Cr（Ⅵ）对NO3
--N去除效果的影响
    3.7 本章小结
3
--N及Cr（Ⅵ）的动力学模型'>第4章 DnZVI去除NO3
--N及Cr（Ⅵ）的动力学模型
    4.1 引言
3
--N的动力学研究'>    4.2 DnZVI去除NO3
--N的动力学研究
        4.2.1 pH对反应速率的影响
        4.2.2 DnZVI投加量对反应速率的影响
3
--N初始浓度对反应速率的影响'>        4.2.3 NO3
--N初始浓度对反应速率的影响
        4.2.4 温度对反应速率的影响
3
--N反应动力学模型的建立'>    4.3 DnZVI去除NO3
--N反应动力学模型的建立
    4.4 DnZVI去除Cr（Ⅵ）的动力学研究
        4.4.1 pH对反应速率的影响
        4.4.2 DnZVI投加量对反应速率的影响
        4.4.3 Cr（Ⅵ）初始浓度对反应速率的影响
        4.4.4 温度对反应速率的影响
    4.5 DnZVI去除Cr（Ⅵ）反应动力学模型的建立
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2867377

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