Fe-Si-B非晶态雾化粉末去除污水中Cr（Ⅵ）和Cd（Ⅱ）的性能研究
发布时间：2021-10-02 00:42
随着产业快速升级所带来的新一轮工业革命及科学技术和经济的跨越式发展,污水重金属离子的处理问题逐渐凸显,尤其是排放不当引发水资源危机。铁基非晶合金近些年被发现是一种化学活性高、催化能力强的新型污水处理材料,本文致力于探索铁基非晶对两种毒性较强的Cr（VI）和Cd（II）离子去除效率,分别采用成分为Fe78Si9B13的非晶条带、雾化粉末和300目还原性铁粉进行对比去除实验,选出效率最优者进行材料表征并分析不同环境因素对去除率的影响。这对污水处理新材料的革新突破以及Fe-Si-B系非晶合金在重金属离子去除领域的推广和理论依据的奠定具有重要意义。经过对比发现300目还原性铁粉、Fe78Si9B13非晶条带和雾化粉末去除K2Cr2O7中Cr（VI）的途径和反应机制几乎相同,均为Fe0中自由电子对Cr（VI）传送为主的氧化还原反应生成了Fe、Fe2O
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)NMS-DRXII真空电弧熔(b)炉内水冷坩埚
硕士学位论文173.2Fe-Si-B非晶合金的结构表征本实验选用三元高纯单质的铁、硅、硼（纯度为99.99wt.%）作为原料进行配置，在NMS-DRXII真空电弧熔炼的作用下形成母合金锭，然后利用WKMS-Ⅰ甩带机进行单辊旋淬制得厚度为30μm左右的条带，还原性铁粉（纯度99.99wt％）和Fe78Si9B13非晶态雾化粉末从天津化学试剂研究所购得。在实验之前需要对所制备的非晶条带进行热力学性能分析来确定晶化时的退火温度，图3.1是Fe78Si9B13非晶合金的差示扫描量热（DSC）曲线，从图中可以看到仅有一个初晶的析出放热峰且从600至750K这一区间无放热现象，说明合金具有良好的热稳定性，该图对应的晶化起始温度为TX=758K，远高于实验环境下的温度要求(25℃~45℃)，保证了去除材料在实验条件下不被晶化。图3.1Fe78Si9B13非晶合金条带的DSC图图3.2所示是三种去除材料在反应前的XRD衍射图谱，从图像中可以看出300目还原性铁粉显现出尖锐的物相单一的衍射峰，通过对比标定衍射卡片确定出峰值所显现出的物质均为α-Fe。而与此相对应的Fe78Si9B13非晶态条带和雾化粉末则出现明显散漫的衍射峰且所对应的角度范围均在40~50°之间，说明二者的微观结构基本相同。由于去除反应中的氧化还原和吸附都发生在条带和非晶态雾化粉末的表面，故对Fe-Si-B非晶条带及其粉末进行SEM和TEM形貌表征分析。
Fe-Si-B非晶态雾化粉末去除污水中Cr(VI)和Cd(II)的性能研究18图3.2三种去除材料的XRD图谱图3.3(a)显示的是还原性铁粉的SEM图像，从图中可以看出颗粒的分布比较均匀，一部分粒径的尺寸在2μm左右，而另一部分为4μm左右，宏观形貌上形状较为规整，这避免了去除反应进行时局部效应的影响，粗糙的颗粒表面增大了固—液接触面积，加快了反应速率；图3.3(b)是Fe-Si-B非晶条带基体的TEM表面形貌，从中可以看出条带结构单一图3.3：(a)还原性铁粉；(b)Fe-Si-B非晶条带TEM形貌和SAED花样插图；(d)Fe-Si-B非晶条带SEM微观形貌20406080100强度(a.u.)2(度)300目还原性铁粉FeFe78Si9B13非晶条带Fe78Si9B13非晶态雾化粉末
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe78Si9B13非晶合金还原水中Cu（Ⅱ）的性能研究[J]. 李金祺,袁子洲,张香云,钟雄雄,余波. 特种铸造及有色合金. 2019(03)
[2]纳米零价铁去除水中六价铬的研究[J]. 张永祥,马晓敏. 应用化工. 2018(08)
[3]纳米零价铁与重金属的反应:“核-壳”结构在重金属去除中的作用[J]. 黄潇月,王伟,凌岚,张伟贤. 化学学报. 2017(06)
[4]铁基软磁非晶合金和块状金属玻璃的研究进展[J]. 韩烨,朱胜利,井上明久. 功能材料. 2016(03)
[5]水葫芦对水溶液中Cu2+和Pb2+的吸附研究[J]. 周晓勇,田亚运,张举斌. 水处理技术. 2015(02)
[6]我国海上低渗油气田开发钻完井技术研究[J]. 彭成勇,刘书杰,曹砚锋. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2014(03)
[7]纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展[J]. 李钰婷,张亚雷,代朝猛,张伟贤. 环境化学. 2012(09)
[8]环境重金属污染的危害与修复[J]. 陈程,陈明. 环境保护. 2010(03)
[9]pH值对零价铁还原降解模拟地下水中硝基苯的影响[J]. 吕国晓,尹军,刘蕾,周璇,武海霞. 环境化学. 2009(03)
[10]电渗析法处理丙烯腈废水的研究[J]. 杨浩,张新胜,王伟,袁渭康. 工业水处理. 2008(12)
硕士论文
[1]Fe-Si-B系非晶合金表面微纳米化与催化性能的研究[D]. 倪兵莹.长春工业大学 2017
[2]改性活性炭吸附饮用水中重金属的研究[D]. 冯子妍.清华大学 2014
[3]南海深海细菌Pseudoalteromonas sp. CF10-13对六价铬去除特性和机理研究[D]. 王雪艳.山东大学 2014
本文编号：3417663
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)NMS-DRXII真空电弧熔(b)炉内水冷坩埚
硕士学位论文173.2Fe-Si-B非晶合金的结构表征本实验选用三元高纯单质的铁、硅、硼（纯度为99.99wt.%）作为原料进行配置，在NMS-DRXII真空电弧熔炼的作用下形成母合金锭，然后利用WKMS-Ⅰ甩带机进行单辊旋淬制得厚度为30μm左右的条带，还原性铁粉（纯度99.99wt％）和Fe78Si9B13非晶态雾化粉末从天津化学试剂研究所购得。在实验之前需要对所制备的非晶条带进行热力学性能分析来确定晶化时的退火温度，图3.1是Fe78Si9B13非晶合金的差示扫描量热（DSC）曲线，从图中可以看到仅有一个初晶的析出放热峰且从600至750K这一区间无放热现象，说明合金具有良好的热稳定性，该图对应的晶化起始温度为TX=758K，远高于实验环境下的温度要求(25℃~45℃)，保证了去除材料在实验条件下不被晶化。图3.1Fe78Si9B13非晶合金条带的DSC图图3.2所示是三种去除材料在反应前的XRD衍射图谱，从图像中可以看出300目还原性铁粉显现出尖锐的物相单一的衍射峰，通过对比标定衍射卡片确定出峰值所显现出的物质均为α-Fe。而与此相对应的Fe78Si9B13非晶态条带和雾化粉末则出现明显散漫的衍射峰且所对应的角度范围均在40~50°之间，说明二者的微观结构基本相同。由于去除反应中的氧化还原和吸附都发生在条带和非晶态雾化粉末的表面，故对Fe-Si-B非晶条带及其粉末进行SEM和TEM形貌表征分析。
Fe-Si-B非晶态雾化粉末去除污水中Cr(VI)和Cd(II)的性能研究18图3.2三种去除材料的XRD图谱图3.3(a)显示的是还原性铁粉的SEM图像，从图中可以看出颗粒的分布比较均匀，一部分粒径的尺寸在2μm左右，而另一部分为4μm左右，宏观形貌上形状较为规整，这避免了去除反应进行时局部效应的影响，粗糙的颗粒表面增大了固—液接触面积，加快了反应速率；图3.3(b)是Fe-Si-B非晶条带基体的TEM表面形貌，从中可以看出条带结构单一图3.3：(a)还原性铁粉；(b)Fe-Si-B非晶条带TEM形貌和SAED花样插图；(d)Fe-Si-B非晶条带SEM微观形貌20406080100强度(a.u.)2(度)300目还原性铁粉FeFe78Si9B13非晶条带Fe78Si9B13非晶态雾化粉末
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe78Si9B13非晶合金还原水中Cu（Ⅱ）的性能研究[J]. 李金祺,袁子洲,张香云,钟雄雄,余波. 特种铸造及有色合金. 2019(03)
[2]纳米零价铁去除水中六价铬的研究[J]. 张永祥,马晓敏. 应用化工. 2018(08)
[3]纳米零价铁与重金属的反应:“核-壳”结构在重金属去除中的作用[J]. 黄潇月,王伟,凌岚,张伟贤. 化学学报. 2017(06)
[4]铁基软磁非晶合金和块状金属玻璃的研究进展[J]. 韩烨,朱胜利,井上明久. 功能材料. 2016(03)
[5]水葫芦对水溶液中Cu2+和Pb2+的吸附研究[J]. 周晓勇,田亚运,张举斌. 水处理技术. 2015(02)
[6]我国海上低渗油气田开发钻完井技术研究[J]. 彭成勇,刘书杰,曹砚锋. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2014(03)
[7]纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展[J]. 李钰婷,张亚雷,代朝猛,张伟贤. 环境化学. 2012(09)
[8]环境重金属污染的危害与修复[J]. 陈程,陈明. 环境保护. 2010(03)
[9]pH值对零价铁还原降解模拟地下水中硝基苯的影响[J]. 吕国晓,尹军,刘蕾,周璇,武海霞. 环境化学. 2009(03)
[10]电渗析法处理丙烯腈废水的研究[J]. 杨浩,张新胜,王伟,袁渭康. 工业水处理. 2008(12)
硕士论文
[1]Fe-Si-B系非晶合金表面微纳米化与催化性能的研究[D]. 倪兵莹.长春工业大学 2017
[2]改性活性炭吸附饮用水中重金属的研究[D]. 冯子妍.清华大学 2014
[3]南海深海细菌Pseudoalteromonas sp. CF10-13对六价铬去除特性和机理研究[D]. 王雪艳.山东大学 2014
本文编号：3417663
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