多孔纳米改性材料对土壤Cd、Pb的修复效应研究
发布时间：2021-01-26 05:36
近年来,水体和土壤重金属污染问题,成为危害农业发展的难题,国内外有不少关于修复重金属污染的技术和材料,但很少涉及多孔纳米材料这一新兴领域,多孔纳米材料由于其本身具有复杂繁多的介孔特征和极高的比表面积,而获得的超强吸附能力,越来越成为国内外重金属污染修复剂制备与研究的热点。本文以多孔纳米改性材料（Porous Nano-modified Materials,PNM）为研究对象,通过元素分析、Zeta电位、XRD分析、SEM、Boehm滴定等方法,对多孔纳米改性材料的理化性质和表征进行了研究;通过对水体Cd2+和Pb2+的动力学吸附试验、不同初始浓度吸附试验、不同pH和固液比下的吸附试验,研究了多孔纳米改性材料对Cd2+、Pb2+的吸附特点;通过盆栽试验,研究多孔纳米改性材料对土壤Cd、Pb活性以及生物有效性的影响。本试验过的以下主要结论:（1）PNM属于多孔纳米陶瓷型经改性所得材料,比表面积184.34189.59 m2/g,属于介孔范围4.355...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PNM的Zeta电位随pH的变化
华中农业大学 2018 届硕士学位论文3.3.5 SEM 分析及比表面和孔径分析图 3.4 是高倍扫描电镜成像，从扫描电镜图可以直观的看出 PNM 的表面孔隙结构（安增莉等 2011），在 40K 放大倍数的扫描电镜下可以看出 PNM 由无数的棒状物堆积而成，并且分布均匀，在放大 250K 倍的高倍扫描电镜下，可以由图 3.4 看出，组成纳米材料的棒状物实际是有棱角的柱状物，孔隙结构上并不明显。经过全自动快速比表面仪（ASAP 2460）的测定孔隙大小，孔径分为三类：孔直径低于 2 nm 的为微孔，介于 2~50 nm 之间的为中孔（或称介孔），大于 50 nm 的为大孔。比表面积分析仪测得 PNM 的的比表面积为 184.34~189.59 m2/g，介孔 4.35~5.82 nm。孔隙为介孔结构，在结构上有利于吸附微小颗粒和游离的离子化合物。
4.1 所示为在 Cd（60 mg/L）、Pb（150 mg/L）、Cr2O72-（50 mg/L）的浓度M 对 Cd2+、Pb2+和 Cr2O72-的去除率随时间的变化动力学曲线。PNM 对 CdCr2O72-随着时间的推移，在最开始的 1 min 内较为迅速，然后逐渐升高，n（12h）内达到平衡。在对 Cd2+的去除过程中，在 5~480 min 时，去除率，并无显著变化，480 min 之后去除率逐渐升高，在 720 min 内达到平衡， 20.88 mg/g；而对水中 Pb2+的去除过程中，去除率逐渐升高，在 480 min 后达到平衡，计算所得单位吸附量为 45.74 mg/g；对 Cr2O72-的去除试验，是M 对带负电的水中重金属阴离子是否有吸附效果，PNM 对 Cr2O72-的去除in 内达到饱和，仅在 10%左右，去除率极低，单位吸附饱和量在 2.5 mg/图 3.2 的 Zeta 电位趋势图，在 pH 范围 2~11 之间，PNM 是带有负电的， 对带有负电荷的重金属离子具有微弱的吸附作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国耕地重金属污染现状及固氮菌在其修复中的作用[J]. 刘晨,贾凤安,吕睿. 江苏农业科学. 2018(03)
[2]我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述[J]. 赵纪新,尹鹏程,岳荣,王美萍,史锐. 安徽农业科学. 2018(04)
[3]重金属污染场地物理化学修复技术研究与工程应用进展[J]. 黄沅清,杨元龙,薛炜. 广州化学. 2017(06)
[4]农产品产地土壤重金属外源污染来源解析及防控策略研究[J]. 师荣光,郑向群,龚琼,韩建华,赵玉杰,周其文,丁永祯,王贺程. 环境监测管理与技术. 2017(04)
[5]浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术[J]. 唐浩,曹乃文. 安徽农学通报. 2017(07)
[6]重金属污染土壤现状与修复技术研究进展[J]. 王婷,常高峰. 环境与发展. 2017(01)
[7]浅谈重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 黄洁慧,解静静. 低碳世界. 2017(03)
[8]浅析重金属污染土壤的治理途径[J]. 廖玉芬. 中国农业信息. 2016(17)
[9]大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响[J]. 程珂,杨新萍,赵方杰. 农业环境科学学报. 2015(10)
[10]湘江长沙段叶菜类蔬菜重金属富集规律及污染评价[J]. 袁列江,杨梦昕,李萌立,李忠海. 食品与机械. 2015(01)
博士论文
[1]复合基团改性二氧化硅纳米颗粒的制备及润滑行为研究[D]. 隋天一.哈尔滨工业大学 2016
[2]脱水污泥吸附剂吸附镉的效能和机理研究[D]. 胡建龙.中国矿业大学（北京） 2013
[3]小白菜对镉胁迫的响应及硅缓解镉毒害的机制[D]. 宋阿琳.南京农业大学 2009
硕士论文
[1]C/C表面超声电沉积/水热法制备Si-HA/明胶涂层研究[D]. 谢园园.深圳大学 2017
[2]改良剂对土壤—作物中镉铅含量及形态的影响[D]. 扶海超.河南农业大学 2017
[3]几种钝化剂对铜镉污染土壤的修复[D]. 吴余金.南昌航空大学 2016
[4]磁性纳米复合材料的制备及其在部分重金属污染修复中的应用[D]. 陈慧慧.南京师范大学 2016
[5]硅改性羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料的制备与性能研究[D]. 谌强国.昆明理工大学 2016
[6]功能化磁性纳米材料对溶液及土壤中重金属离子的吸附解吸研究[D]. 王力.西北农林科技大学 2014
[7]生物炭吸附固定镉、铜效果的研究[D]. 蒋艳艳.长江大学 2014
[8]吡啶甲醛席夫碱过渡金属配合物的合成、晶体结构与光电性质研究[D]. 王新宇.华侨大学 2012
[9]纳米修复剂对溶液中重金属的吸附机制及镉污染土壤修复效果[D]. 王萌.中国农业科学院 2012
[10]土壤中重金属有效态的联合测定及其植物修复研究[D]. 靳霞.山西师范大学 2012
本文编号：3000564
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PNM的Zeta电位随pH的变化
华中农业大学 2018 届硕士学位论文3.3.5 SEM 分析及比表面和孔径分析图 3.4 是高倍扫描电镜成像，从扫描电镜图可以直观的看出 PNM 的表面孔隙结构（安增莉等 2011），在 40K 放大倍数的扫描电镜下可以看出 PNM 由无数的棒状物堆积而成，并且分布均匀，在放大 250K 倍的高倍扫描电镜下，可以由图 3.4 看出，组成纳米材料的棒状物实际是有棱角的柱状物，孔隙结构上并不明显。经过全自动快速比表面仪（ASAP 2460）的测定孔隙大小，孔径分为三类：孔直径低于 2 nm 的为微孔，介于 2~50 nm 之间的为中孔（或称介孔），大于 50 nm 的为大孔。比表面积分析仪测得 PNM 的的比表面积为 184.34~189.59 m2/g，介孔 4.35~5.82 nm。孔隙为介孔结构，在结构上有利于吸附微小颗粒和游离的离子化合物。
4.1 所示为在 Cd（60 mg/L）、Pb（150 mg/L）、Cr2O72-（50 mg/L）的浓度M 对 Cd2+、Pb2+和 Cr2O72-的去除率随时间的变化动力学曲线。PNM 对 CdCr2O72-随着时间的推移，在最开始的 1 min 内较为迅速，然后逐渐升高，n（12h）内达到平衡。在对 Cd2+的去除过程中，在 5~480 min 时，去除率，并无显著变化，480 min 之后去除率逐渐升高，在 720 min 内达到平衡， 20.88 mg/g；而对水中 Pb2+的去除过程中，去除率逐渐升高，在 480 min 后达到平衡，计算所得单位吸附量为 45.74 mg/g；对 Cr2O72-的去除试验，是M 对带负电的水中重金属阴离子是否有吸附效果，PNM 对 Cr2O72-的去除in 内达到饱和，仅在 10%左右，去除率极低，单位吸附饱和量在 2.5 mg/图 3.2 的 Zeta 电位趋势图，在 pH 范围 2~11 之间，PNM 是带有负电的， 对带有负电荷的重金属离子具有微弱的吸附作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国耕地重金属污染现状及固氮菌在其修复中的作用[J]. 刘晨,贾凤安,吕睿. 江苏农业科学. 2018(03)
[2]我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述[J]. 赵纪新,尹鹏程,岳荣,王美萍,史锐. 安徽农业科学. 2018(04)
[3]重金属污染场地物理化学修复技术研究与工程应用进展[J]. 黄沅清,杨元龙,薛炜. 广州化学. 2017(06)
[4]农产品产地土壤重金属外源污染来源解析及防控策略研究[J]. 师荣光,郑向群,龚琼,韩建华,赵玉杰,周其文,丁永祯,王贺程. 环境监测管理与技术. 2017(04)
[5]浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术[J]. 唐浩,曹乃文. 安徽农学通报. 2017(07)
[6]重金属污染土壤现状与修复技术研究进展[J]. 王婷,常高峰. 环境与发展. 2017(01)
[7]浅谈重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 黄洁慧,解静静. 低碳世界. 2017(03)
[8]浅析重金属污染土壤的治理途径[J]. 廖玉芬. 中国农业信息. 2016(17)
[9]大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响[J]. 程珂,杨新萍,赵方杰. 农业环境科学学报. 2015(10)
[10]湘江长沙段叶菜类蔬菜重金属富集规律及污染评价[J]. 袁列江,杨梦昕,李萌立,李忠海. 食品与机械. 2015(01)
博士论文
[1]复合基团改性二氧化硅纳米颗粒的制备及润滑行为研究[D]. 隋天一.哈尔滨工业大学 2016
[2]脱水污泥吸附剂吸附镉的效能和机理研究[D]. 胡建龙.中国矿业大学（北京） 2013
[3]小白菜对镉胁迫的响应及硅缓解镉毒害的机制[D]. 宋阿琳.南京农业大学 2009
硕士论文
[1]C/C表面超声电沉积/水热法制备Si-HA/明胶涂层研究[D]. 谢园园.深圳大学 2017
[2]改良剂对土壤—作物中镉铅含量及形态的影响[D]. 扶海超.河南农业大学 2017
[3]几种钝化剂对铜镉污染土壤的修复[D]. 吴余金.南昌航空大学 2016
[4]磁性纳米复合材料的制备及其在部分重金属污染修复中的应用[D]. 陈慧慧.南京师范大学 2016
[5]硅改性羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料的制备与性能研究[D]. 谌强国.昆明理工大学 2016
[6]功能化磁性纳米材料对溶液及土壤中重金属离子的吸附解吸研究[D]. 王力.西北农林科技大学 2014
[7]生物炭吸附固定镉、铜效果的研究[D]. 蒋艳艳.长江大学 2014
[8]吡啶甲醛席夫碱过渡金属配合物的合成、晶体结构与光电性质研究[D]. 王新宇.华侨大学 2012
[9]纳米修复剂对溶液中重金属的吸附机制及镉污染土壤修复效果[D]. 王萌.中国农业科学院 2012
[10]土壤中重金属有效态的联合测定及其植物修复研究[D]. 靳霞.山西师范大学 2012
本文编号：3000564
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