纳米零价铁及改性纳米零价铁对砷离子的去除研究

发布时间：2017-11-23 13:18

  本文关键词：纳米零价铁及改性纳米零价铁对砷离子的去除研究

  更多相关文章： 纳米零价铁 H-nZVI D-nZVI 改性 除砷 吸附机理

【摘要】：随着工业的不断发展,砷污染对人类社会的危害越来越大,水体中的五价砷和三价砷直接危害到人类的健康,治理水体的砷污染迫在眉睫。传统的除砷方法有很多种,但是各有优缺点,比如零价铁就是一种传统的、优良的除砷材料,但这种材料往往难以避免易团聚的缺点,导致除砷效率不甚理想。本文利用液相法自主合成了一种纳米级别的零价铁材料nZVI,利用羟基磷灰石和硅藻土作为分散载体对nZVI进行了改性,合成了H-nZVI和D-nZVI。通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱和比表面测试等手段对合成产物的相组成、形貌、结构进行了表征分析,结果显示对纳米零价铁的改性达到了预期目标,其分散性大大增加。本文配置了五价砷和三价砷水溶液,用nZVI、H-nZVI和D-nZVI对其进行除砷处理,对比了三者的除砷效果,探究了投加量、砷初始浓度、反应时间、pH、温度等因素对吸附效率的影响,并研究了三种材料除砷的动力学和热力学。同时,利用H-nZVI和D-nZVI对阳宗海砷污染水进行了处理,使其达到了饮用水标准。研究结果表明：三种材料对五价砷的去除率都高于三价砷,去除效果D-nZVI H-nZVInZVI。在室温25℃下,对于含1 mg/L的五价砷溶液,三种材料去除砷的最佳条件为：投加量0.876 g/L,反应时间30min,最佳pH3～8, nZVI、H-nZVI以及D-nZVI对五价砷的去除率分别可达92.3%,97%和98.3%。增加投加量可使吸附率增加至94.3%,99.3%和99.9%;对于1 mg/L的三价砷而言,三种材料去除砷的最佳条件为：投加量0.675 g/L,反应时间50 min,最佳pH3～8,nZVI、H-nZVI、 D-nZVI对三价砷的去除率分别可达88.3%、91.8%和94.3%。温度升高,nZVI和H-nZVI对砷离子的去除效率增加,即为吸热反应；而D-nZVI对砷的去除率则下降,为放热反应。通过热力学研究和动力学研究发现：三种材料除砷的反应均为自发、熵增加的反应,符合准二级动力学方程。且随着改性效果和分散性的增加,三种材料的吸附反应的焓变值逐渐变小,△HnZVI △HH-nZVI0△HD-nZVI。利用合成的H-nZVI和D-nZVI对砷浓度为2.06 mg/L的阳宗海实际水样进行了除砷实验,均取得了很好的效果,且D-nZVI的除砷效果略优于H-nZVI。通过调节材料的投加量,可将阳宗海水样中的砷浓度降低到国家一类水标准以下。同时,本文详细探讨了纳米零价铁材料除砷的机理,主要有氧化还原反应和吸附共沉淀两种作用。起主要的作用的是Fe0与砷离子的氧化还原反应,但随着纳米零价铁分散性的提高,吸附共沉淀作用的贡献逐渐增大,纳米零价铁除砷效果越好。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;O647.3

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本文编号：1218624