石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对水中砷的吸附研究
发布时间：2020-12-21 08:57
砷的毒性和致癌性使其成为众多环境污染物中优先控制的污染元素之一,引起了世界范围内研究者的关注。近年来,纳米零价铁（NZVI）吸附水体中的砷成为研究的热点,但由于粒径小,分散性差,在水中溶液团聚,极大地限制了其实际应用。为了发挥更高的效益,一般将NZVI负载在一定的载体上。石墨烯具有巨大的比表面积和丰富的含氧基团,使其成为一种性能优异的吸附材料,由于片层间很强的相互作用力,石墨烯很容易发生团聚,使其实际的比表面积大大降低。因此,阻止石墨烯片层发生团聚,是需要解决的重要问题。本研究采用溶胶-凝胶法制备了石墨烯/二氧化硅（GS）纳米复合材料,利用二氧化硅的应力作用,阻止了复合材料发生团聚,所制备的GS复合材料是一种优良的载体;同时采用液相还原法,将NZVI负载到GS上得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁（NZVI/GS）复合材料。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N2吸附-脱附等温线（BET）、X射线光电子能谱（XPS）以及Zeta电位等表征方法对制备的材料进行结构及成分分析。并将其应用于水体中As（III）和As（V）的去除,以期为含砷废水的处理提供一种新的吸附材料。在吸附过程中...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 环境中的砷污染
1.1.1 砷的存在
1.1.2 砷的来源
1.1.3 砷的毒性与危害
1.1.4 水体中砷污染的治理现状
1.2 纳米零价铁（NZVI）及其复合材料对水中砷的去除
1.3 石墨烯的研究与应用
1.3.1 石墨烯的结构与性质
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 石墨烯复合材料
1.3.4 石墨烯及其复合材料在水污染控制领域的应用
1.4 介孔材料的研究与应用
1.4.1 介孔材料的分类
1.4.2 介孔材料的合成机理
1.4.3 介孔材料的合成方法
1.4.4 介孔材料在废水处理中的应用
1.5 本课题的研究目的与内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第二章 实验试剂、仪器与方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 氧化石墨（GO）的制备
2.2.2 石墨烯/二氧化硅复合材料的制备
2.2.3 纳米零价铁（NZVI）的制备
2.2.4 石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁（NZVI/GS）复合材料的制备
2.2.5 材料的表征方法
2.2.6 砷的测定
2.2.7 邻菲罗啉分光光度法测定铁含量
第三章 材料的表征与分析
3.1 XRD分析
3.2 TEM分析
3.3 BET—N2吸附-脱附等温线分析
3.4 XPS分析
3.5 Zeta电位分析
3.6 材料含铁量的测定
3.7 本章小结
第四章 NZVI/GS复合材料对As（III）的吸附性能研究
4.1 溶液初始p H对As（III）吸附的影响
4.2 初始浓度对As（III）吸附效果的影响
4.3 吸附动力学分析
4.4 吸附等温线分析
4.5 本章小结
第五章 NZVI/GS复合材料对As（V）的吸附性能研究
5.1 溶液初始p H对As（V）吸附的影响
5.2 初始浓度对As（V）吸附效果的影响
5.3 吸附动力学分析
5.4 吸附等温线分析
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene-supported nanoscale zero-valent iron:Removal of phosphorus from aqueous solution and mechanistic study[J]. Fenglin Liu,JingHe Yang,Jiane Zuo,Ding Ma,Lili Gan,Bangmi Xie,Pei Wang,Bo Yang. Journal of Environmental Sciences. 2014(08)
[2]阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)[J]. 陈维芳,王宏岩,于哲,林淑英. 环境科学学报. 2013(12)
[3]非水体系快速挥发法直接合成有序介孔炭[J]. 李铁虎,王小宪,冀勇斌,金伟,林起浪. 新型炭材料. 2011(04)
[4]膜技术在饮用水除砷中的应用研究进展[J]. 王晓伟,席北斗,霍守亮,杨天学,夏训峰,刘鸿亮. 水处理技术. 2011(06)
[5]CMC-纳米铁的制备及其降解水中高氯酸盐的研究[J]. 彭银仙,蔡翠云,吴春笃,王静,徐国建. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]活性炭吸附处理含砷废水的研究[J]. 张萃,李亚峰,田西满. 工业安全与环保. 2009(12)
[7]砷污染对人体健康的危害效应研究[J]. 黄秋婵,韦友欢,吴颖珍. 微量元素与健康研究. 2009(04)
[8]室温下以Gemini表面活性剂为模板剂合成介孔TiO2[J]. 邓凤萍,李岳,岂兴红,武胜岩,张文辉. 无机材料学报. 2009(01)
[9]含砷工业废水处理现状与进展[J]. 闵世俊,曾英,韩璐. 广东微量元素科学. 2008(08)
[10]从含砷工业废水中萃取富集砷的研究[J]. 林国梁,陈思,白俊智. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2006(06)
硕士论文
[1]铁、锰氧化物改性沸石对水中三价砷的吸附研究[D]. 孟鑫鑫.暨南大学 2011
本文编号：2929557
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 环境中的砷污染
1.1.1 砷的存在
1.1.2 砷的来源
1.1.3 砷的毒性与危害
1.1.4 水体中砷污染的治理现状
1.2 纳米零价铁（NZVI）及其复合材料对水中砷的去除
1.3 石墨烯的研究与应用
1.3.1 石墨烯的结构与性质
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 石墨烯复合材料
1.3.4 石墨烯及其复合材料在水污染控制领域的应用
1.4 介孔材料的研究与应用
1.4.1 介孔材料的分类
1.4.2 介孔材料的合成机理
1.4.3 介孔材料的合成方法
1.4.4 介孔材料在废水处理中的应用
1.5 本课题的研究目的与内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第二章 实验试剂、仪器与方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 氧化石墨（GO）的制备
2.2.2 石墨烯/二氧化硅复合材料的制备
2.2.3 纳米零价铁（NZVI）的制备
2.2.4 石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁（NZVI/GS）复合材料的制备
2.2.5 材料的表征方法
2.2.6 砷的测定
2.2.7 邻菲罗啉分光光度法测定铁含量
第三章 材料的表征与分析
3.1 XRD分析
3.2 TEM分析
3.3 BET—N2吸附-脱附等温线分析
3.4 XPS分析
3.5 Zeta电位分析
3.6 材料含铁量的测定
3.7 本章小结
第四章 NZVI/GS复合材料对As（III）的吸附性能研究
4.1 溶液初始p H对As（III）吸附的影响
4.2 初始浓度对As（III）吸附效果的影响
4.3 吸附动力学分析
4.4 吸附等温线分析
4.5 本章小结
第五章 NZVI/GS复合材料对As（V）的吸附性能研究
5.1 溶液初始p H对As（V）吸附的影响
5.2 初始浓度对As（V）吸附效果的影响
5.3 吸附动力学分析
5.4 吸附等温线分析
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene-supported nanoscale zero-valent iron:Removal of phosphorus from aqueous solution and mechanistic study[J]. Fenglin Liu,JingHe Yang,Jiane Zuo,Ding Ma,Lili Gan,Bangmi Xie,Pei Wang,Bo Yang. Journal of Environmental Sciences. 2014(08)
[2]阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)[J]. 陈维芳,王宏岩,于哲,林淑英. 环境科学学报. 2013(12)
[3]非水体系快速挥发法直接合成有序介孔炭[J]. 李铁虎,王小宪,冀勇斌,金伟,林起浪. 新型炭材料. 2011(04)
[4]膜技术在饮用水除砷中的应用研究进展[J]. 王晓伟,席北斗,霍守亮,杨天学,夏训峰,刘鸿亮. 水处理技术. 2011(06)
[5]CMC-纳米铁的制备及其降解水中高氯酸盐的研究[J]. 彭银仙,蔡翠云,吴春笃,王静,徐国建. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]活性炭吸附处理含砷废水的研究[J]. 张萃,李亚峰,田西满. 工业安全与环保. 2009(12)
[7]砷污染对人体健康的危害效应研究[J]. 黄秋婵,韦友欢,吴颖珍. 微量元素与健康研究. 2009(04)
[8]室温下以Gemini表面活性剂为模板剂合成介孔TiO2[J]. 邓凤萍,李岳,岂兴红,武胜岩,张文辉. 无机材料学报. 2009(01)
[9]含砷工业废水处理现状与进展[J]. 闵世俊,曾英,韩璐. 广东微量元素科学. 2008(08)
[10]从含砷工业废水中萃取富集砷的研究[J]. 林国梁,陈思,白俊智. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2006(06)
硕士论文
[1]铁、锰氧化物改性沸石对水中三价砷的吸附研究[D]. 孟鑫鑫.暨南大学 2011
本文编号：2929557
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