双载体负载改性纳米零价铁及吸附降解性能研究
发布时间：2021-08-18 02:06
纳米零价铁材料具有反应活性高、成本低、毒性低等优点被广泛用于水体污染物治理。但其颗粒易发生团聚,与氧气接触极易形成钝化层,并且pH适用范围较窄,吸附选择性低等,限制了其实际应用范围。负载改性纳米零价铁是提高其反应活性的主要方法,研究工作采用比表面积大且吸附能力强的载体材料,如多壁碳纳米管（MWCNTs）、天然黏土材料凹凸棒（APT）、天然高分子材料壳聚糖（CS）以及导电聚合物聚苯胺（PANI）等合成的复合载体材料负载改性纳米零价铁,分别制备了多壁碳纳米管/凹凸棒负载纳米零价铁（nZVI/MWCNTs/APT）、壳聚糖/凹凸棒负载纳米零价铁（nZVI/CS/APT）、聚苯胺/壳聚糖负载纳米零价铁（nZVI/PANI/CS）等复合材料并将其应用于多元污染物的吸附降解。研究结果表明,双载体材料负载纳米零价铁制备的复合材料可作为一类高效、绿色环保的水处理剂有效去除有机染料、抗生素和重金属离子等水体污染物。（1）以多壁碳纳米管和改性黏土矿物凹凸棒（MWCNTs/APT）为复合载体材料负载改性纳米零价铁,MWCNTs/APT复合载体可有效提高纳米铁的反应活性和稳定性,对二元混合阳离子染料亚甲基蓝（...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
nZVI的SEM图像(a,b)和TEM图像(c,d)
銎渫殉??獭Ｈ攘ρР问?砻鳎?殉??淌欠湃鹊摹Ｕ庑┙峁?砻鳎?铣傻?nZVI/CS复合材料在去除污水中的U(VI)方面具有潜在的应用前景。Liu[33]等人研究功能化聚丙烯腈膜上固定nZVI还原Cr(VI)。对反应后的复合材料进行了分析，发现Cr(VI)完全转化为Cr(III)，Cr(III)/Fe(III)(氧)羟基形成，nZVI反应位点部分脱附。本研究表明，合成的PPN和PON复合材料具有处理Cr(VI)污染废水的潜力。可见，通过负载改性纳米零价铁能够极大地提高其反应活性。1.4载体材料在污染物去除中的研究1.4.1天然黏土矿物凹凸棒在污染物去除中的研究图1.2APT的SEM图像(a)、TEM图像(b)以及APT的晶体结构(c)Fig.1.2SEMimages(a)andTEMimages(b)ofnZVI,thecrystalstructureofAPT(c)凹凸棒(Attapulgite，APT)作为黏土矿物的一种全球范围内均有分布，但是具备工业开发应用的仅有中、美、法等少数国家。据统计，APT在全球范围内的探明储量为1.5亿吨，我国占了全球总储存量的50%。美国对APT的研究应用开始于20世纪40年代，而我国的研究起步较晚，与其他国家的研究相比还存在很大的差距。目前，对APT的研究主要集中于石油化工、日用化工、精细化工、食品加工等领域。近几十年来，随着环境问题的日益恶化，APT因独特的吸附性能、离子交换性能等逐渐被应用于水体和土壤修复领域[34]。APT又名坡缕石，是一种层链状镁铝硅酸盐矿物，其理论分子式为
?以外，黏土-nZVI在去除重金属离子和有机染料中也同样表现出优异的效果。Kadu和Chikate[42]研究了Fe-Ni双金属-蒙脱土纳米复合材料化学吸附去除Cr(VI)。实验表征结果说明，蒙脱土负载双金属后纳米复合材料表面活性位点和比表面积均增加，更加有利于Cr(VI)的去除。Wang[43]等人研究了膨润土-Fe/Pd(B/nZVI/Pd)复合材料协同去除甲基橙。在反应10min后，B/nZVI/Pd对甲基橙的去除率为91.87%，而nZVI/Pd和膨润土的去除率分别为85%和1.41%，可见膨润土负载双金属后其反应活性极大的提高。1.4.2碳纳米管在污染物去除中的研究图1.3(a)MWCNTs和(b)SWCNT的结构示意图Fig.1.3Thestructureof(a)MWCNTand(b)SWCNTwasrepresented碳纳米管(CNTs)最早于1991年由Iijima提出。它由一个或多个石墨烯片缠绕在一起形成圆柱形纳米材料。如图1.3所示CNTs有两种类型，即多壁碳纳米管(MWCNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)[44]。CNTs本身具有独特的物理和化学性质，被认为是世界上最坚固的材料之一，广泛应用于医学、环境工程和材料科学等领域[45]。CNTs于缺陷段存在化学活性位点，与其他化合物间可能存在强大的相互作用力。此外，CNTs具有
本文编号：3348973
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
nZVI的SEM图像(a,b)和TEM图像(c,d)
銎渫殉??獭Ｈ攘ρР问?砻鳎?殉??淌欠湃鹊摹Ｕ庑┙峁?砻鳎?铣傻?nZVI/CS复合材料在去除污水中的U(VI)方面具有潜在的应用前景。Liu[33]等人研究功能化聚丙烯腈膜上固定nZVI还原Cr(VI)。对反应后的复合材料进行了分析，发现Cr(VI)完全转化为Cr(III)，Cr(III)/Fe(III)(氧)羟基形成，nZVI反应位点部分脱附。本研究表明，合成的PPN和PON复合材料具有处理Cr(VI)污染废水的潜力。可见，通过负载改性纳米零价铁能够极大地提高其反应活性。1.4载体材料在污染物去除中的研究1.4.1天然黏土矿物凹凸棒在污染物去除中的研究图1.2APT的SEM图像(a)、TEM图像(b)以及APT的晶体结构(c)Fig.1.2SEMimages(a)andTEMimages(b)ofnZVI,thecrystalstructureofAPT(c)凹凸棒(Attapulgite，APT)作为黏土矿物的一种全球范围内均有分布，但是具备工业开发应用的仅有中、美、法等少数国家。据统计，APT在全球范围内的探明储量为1.5亿吨，我国占了全球总储存量的50%。美国对APT的研究应用开始于20世纪40年代，而我国的研究起步较晚，与其他国家的研究相比还存在很大的差距。目前，对APT的研究主要集中于石油化工、日用化工、精细化工、食品加工等领域。近几十年来，随着环境问题的日益恶化，APT因独特的吸附性能、离子交换性能等逐渐被应用于水体和土壤修复领域[34]。APT又名坡缕石，是一种层链状镁铝硅酸盐矿物，其理论分子式为
?以外，黏土-nZVI在去除重金属离子和有机染料中也同样表现出优异的效果。Kadu和Chikate[42]研究了Fe-Ni双金属-蒙脱土纳米复合材料化学吸附去除Cr(VI)。实验表征结果说明，蒙脱土负载双金属后纳米复合材料表面活性位点和比表面积均增加，更加有利于Cr(VI)的去除。Wang[43]等人研究了膨润土-Fe/Pd(B/nZVI/Pd)复合材料协同去除甲基橙。在反应10min后，B/nZVI/Pd对甲基橙的去除率为91.87%，而nZVI/Pd和膨润土的去除率分别为85%和1.41%，可见膨润土负载双金属后其反应活性极大的提高。1.4.2碳纳米管在污染物去除中的研究图1.3(a)MWCNTs和(b)SWCNT的结构示意图Fig.1.3Thestructureof(a)MWCNTand(b)SWCNTwasrepresented碳纳米管(CNTs)最早于1991年由Iijima提出。它由一个或多个石墨烯片缠绕在一起形成圆柱形纳米材料。如图1.3所示CNTs有两种类型，即多壁碳纳米管(MWCNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)[44]。CNTs本身具有独特的物理和化学性质，被认为是世界上最坚固的材料之一，广泛应用于医学、环境工程和材料科学等领域[45]。CNTs于缺陷段存在化学活性位点，与其他化合物间可能存在强大的相互作用力。此外，CNTs具有
本文编号：3348973
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