膨润土负载纳米零价铁的制备及对重金属去除研究
发布时间：2021-01-18 16:49
铅离子和铜离子污染是重金属污染中突出部分,本研究将铅离子和铜离子作为去除对象,研究负载型纳零价米铁（nZVI）在各种环境中对铅离子和铜离子的去除效果。采用液相还原法合成nZVI,用膨润土负载可以解决nZVI在溶液中合成时易团聚等缺陷。合成的nZVI吸附在膨润土层间和表面,且nZVI颗粒分布的比较均匀;随着铁掺量的增加,nZVI颗粒会出现团聚情况。当铁掺量为50%时,有部分nZVI出现氧化情况,实验表明,铁掺量按质量最佳比例在30%-40%范围内,此时,膨润土负载纳米铁（B-nZVI）对重金属铅离子有最佳去除效果。基于氧化石墨烯（GO）的亲水性、吸附性和比表面积大等特点,在合成材料时加入合适比例的GO,可使合成的nZVI分散地更加均匀,并进一步提高nZVI对重金属铅、铜离子的去除效果,合成的nZVI属于典型的shell-core结构;在合成1克氧化石墨烯/膨润土负载纳米（GO-B-nZVI）时,GO掺入量为0.15克时对铅离子展现出最佳的去除效果。在24小时左右,GO-B-nZVI和B-nZVI对重金属铅、铜离子.的吸附达到饱和状态;GO-B-nZVI和B-nZVI对铅、铜离子的去除率随...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重金属污染水、土资源Fig.1-1Waterandsoilpollutedbyheavymetals
1.2 膨润土简介1.2.1 膨润土概念膨润土是一类黏土岩，其主要成分是蒙脱石；在中国出现的膨润土有多种名称有斑 脱岩、般 土、皂土、膨土 岩等; 膨润土有多种颜色，通常有白色、淡灰色、淡红色、红褐色、黑色等[22]。从结构类型上看，膨润土通常有泥质结构角砾 凝灰结构、细 砂结构等；膨润土的构造类型主要包括土状、角砾状、致 密块状和微层 纹状等。此外，膨润土的吸湿性很强，在水中迅速吸水并产生膨胀其密度约为 2g/cm3。膨润土中蒙 脱石所占比例为 85%-90%，膨润土含有少量多种 其它矿物，包括水铝石英、伊利石、高岭石等。蒙脱石的构成主要包括三氧化二铝、二氧化硅以 及 少 量 的 水 。 1887 年 ， 化 学 家 Le.Chatelier 提 出 蒙 脱 石 的 化 学 式 4SiO2Al2O3H2O。其晶体结构包括两层硅氧四面体片状晶层，上下两晶层中夹层铝（镁）氧八面体片状晶层，总体为 2:1 型层状硅酸盐[23]。蒙脱石的两个结构单元层 中间存在大量游离阳离子（Na+、Ca2+、K+等），这些层间游离离子可溶液中可与溶液中阳离子发生交换。蒙脱石结构单元图及膨润土如图 1-2 所示
除机理可分为两类：其一是利用复合的低价态元素充当还原剂，将重金属离子吸附并还原到复合材料表面；其二氧化石墨烯表面大量官能团可与与污染水中的重金属离子发生配位、络合反应，从而形成相对稳定的产物达到净化水体的目的[337]。用氧化石墨烯负载纳米铁；利用氧化石墨烯良好的亲水性、大比表面积等特性可将氧化石墨烯与铁在水溶液中均匀混合，借助氧化石墨烯的空间阻隔效应可以解决纳米铁易团聚等问题，从而充分发挥纳米铁对污染物的去除性能[38-40]。1.4 纳米铁零价简介1.4.1 纳米铁零价的概念纳米铁零价铁（nZVI）指的是颗粒粒径在纳米范围的单质铁颗粒，通常粒径在 1-100nm 范围内[41]；由于粒径较小，纳米铁具有很多优良特性，例如较大的比表面积和较高的活性，这些特性让纳米铁的吸附性和还原性很高[42-44]，纳米铁在短时间内可将水中的污染物质快速去除。研究表明，纳米铁颗粒对水体中多种污染物（重金属、硝酸盐、氯代有机物类等）都有很好的去除效果。目前，对于纳米铁制作方法、微观结构表征、性质检验以及对各种污染物的去除研究都取得不错的进展。图 1-3 为合成纳米零价铁。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有色金属冶炼厂镉污染土壤淋洗除镉[J]. 郭伟,张焕祯,尹晓雪,王柳,王智丽. 环境工程学报. 2019(02)
[2]重金属污染土壤植物修复研究现状与展望[J]. 任海彦,胡健,胡毅飞. 江苏农业科学. 2019(01)
[3]重金属污染土壤的植物修复技术探析[J]. 续钊. 种子科技. 2018(12)
[4]结合“土十条”谈我国土壤污染及其防治问题[J]. 代允. 资源节约与环保. 2018(06)
[5]氧化石墨烯及其复合材料在污水处理中的应用现状及展望[J]. 王磊. 炭素. 2018(02)
[6]氧化石墨烯/膨润土复合材料对废水中铀（Ⅵ）的吸附试验研究[J]. 唐振平,童克展,谢水波,凌辉,毕玉玺. 科学技术与工程. 2018(16)
[7]氧化石墨烯/有机改性膨润土复合材料的制备及其对Cd（Ⅱ）的吸附[J]. 唐振平,毕玉玺,刘迎九,滑熠龙,凌辉,谢水波. 复合材料学报. 2018(11)
[8]水产品中重金属污染的来源危害及防治措施[J]. 徐连伟,曲婷婷,赵彦涛. 农业与技术. 2018(01)
[9]重金属的污染与防治[J]. 龙彦源. 低碳世界. 2017(35)
[10]土壤重金属污染治理方法研究进展[J]. 戴洪波. 农业开发与装备. 2017(09)
本文编号：2985294
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重金属污染水、土资源Fig.1-1Waterandsoilpollutedbyheavymetals
1.2 膨润土简介1.2.1 膨润土概念膨润土是一类黏土岩，其主要成分是蒙脱石；在中国出现的膨润土有多种名称有斑 脱岩、般 土、皂土、膨土 岩等; 膨润土有多种颜色，通常有白色、淡灰色、淡红色、红褐色、黑色等[22]。从结构类型上看，膨润土通常有泥质结构角砾 凝灰结构、细 砂结构等；膨润土的构造类型主要包括土状、角砾状、致 密块状和微层 纹状等。此外，膨润土的吸湿性很强，在水中迅速吸水并产生膨胀其密度约为 2g/cm3。膨润土中蒙 脱石所占比例为 85%-90%，膨润土含有少量多种 其它矿物，包括水铝石英、伊利石、高岭石等。蒙脱石的构成主要包括三氧化二铝、二氧化硅以 及 少 量 的 水 。 1887 年 ， 化 学 家 Le.Chatelier 提 出 蒙 脱 石 的 化 学 式 4SiO2Al2O3H2O。其晶体结构包括两层硅氧四面体片状晶层，上下两晶层中夹层铝（镁）氧八面体片状晶层，总体为 2:1 型层状硅酸盐[23]。蒙脱石的两个结构单元层 中间存在大量游离阳离子（Na+、Ca2+、K+等），这些层间游离离子可溶液中可与溶液中阳离子发生交换。蒙脱石结构单元图及膨润土如图 1-2 所示
除机理可分为两类：其一是利用复合的低价态元素充当还原剂，将重金属离子吸附并还原到复合材料表面；其二氧化石墨烯表面大量官能团可与与污染水中的重金属离子发生配位、络合反应，从而形成相对稳定的产物达到净化水体的目的[337]。用氧化石墨烯负载纳米铁；利用氧化石墨烯良好的亲水性、大比表面积等特性可将氧化石墨烯与铁在水溶液中均匀混合，借助氧化石墨烯的空间阻隔效应可以解决纳米铁易团聚等问题，从而充分发挥纳米铁对污染物的去除性能[38-40]。1.4 纳米铁零价简介1.4.1 纳米铁零价的概念纳米铁零价铁（nZVI）指的是颗粒粒径在纳米范围的单质铁颗粒，通常粒径在 1-100nm 范围内[41]；由于粒径较小，纳米铁具有很多优良特性，例如较大的比表面积和较高的活性，这些特性让纳米铁的吸附性和还原性很高[42-44]，纳米铁在短时间内可将水中的污染物质快速去除。研究表明，纳米铁颗粒对水体中多种污染物（重金属、硝酸盐、氯代有机物类等）都有很好的去除效果。目前，对于纳米铁制作方法、微观结构表征、性质检验以及对各种污染物的去除研究都取得不错的进展。图 1-3 为合成纳米零价铁。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有色金属冶炼厂镉污染土壤淋洗除镉[J]. 郭伟,张焕祯,尹晓雪,王柳,王智丽. 环境工程学报. 2019(02)
[2]重金属污染土壤植物修复研究现状与展望[J]. 任海彦,胡健,胡毅飞. 江苏农业科学. 2019(01)
[3]重金属污染土壤的植物修复技术探析[J]. 续钊. 种子科技. 2018(12)
[4]结合“土十条”谈我国土壤污染及其防治问题[J]. 代允. 资源节约与环保. 2018(06)
[5]氧化石墨烯及其复合材料在污水处理中的应用现状及展望[J]. 王磊. 炭素. 2018(02)
[6]氧化石墨烯/膨润土复合材料对废水中铀（Ⅵ）的吸附试验研究[J]. 唐振平,童克展,谢水波,凌辉,毕玉玺. 科学技术与工程. 2018(16)
[7]氧化石墨烯/有机改性膨润土复合材料的制备及其对Cd（Ⅱ）的吸附[J]. 唐振平,毕玉玺,刘迎九,滑熠龙,凌辉,谢水波. 复合材料学报. 2018(11)
[8]水产品中重金属污染的来源危害及防治措施[J]. 徐连伟,曲婷婷,赵彦涛. 农业与技术. 2018(01)
[9]重金属的污染与防治[J]. 龙彦源. 低碳世界. 2017(35)
[10]土壤重金属污染治理方法研究进展[J]. 戴洪波. 农业开发与装备. 2017(09)
本文编号：2985294
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