淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能
发布时间：2021-01-01 20:34
采用液相Na BH4还原法,制备出淀粉负载纳米铁镍双金属（淀粉/ZVI-Ni）和淀粉负载纳米铁镍铜三金属复合材料（淀粉/ZVI-Ni-Cu）,并采用XRD、SEM、BET、XRF等仪器对其性能进行表征;进而对比其与纳米零价铁（ZVI）、淀粉负载零价铁（淀粉/ZVI）对三氯乙烯和氯仿的降解效果及影响淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烃的因素.结果表明:通过双金属和三金属的掺杂,可有效提高复合材料对氯代烃的降解,其降解效能关系为:淀粉/ZVI-Ni-Cu>淀粉/ZVI-Ni/>淀粉/ZVI>ZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料在48 h内可实现氯代烃的完全降解.由于淀粉载体的加入,使得纳米金属材料成功地负载在淀粉上,复合材料的抗氧化性增强了,降解效果也更稳定可靠.
【文章来源】：环境科学学报. 2017年11期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同材料XＲD谱图
1－x纳米合金的衍射峰．这都说明了淀粉有效的负载和分散了纳米金属．复合材料外观呈黑色，磁性强．其扫描电镜结果如图2所示．由图可以看出，负载后，淀粉的晶型结构被破坏，光滑的淀粉表面负载着凸凹不平的颗粒，这也证明了金属成功地负载在淀粉颗粒的表面，从表面颗粒的分布可以看出，淀粉能使纳米金属具有更好的分散性．BET测试结果分析表明:淀粉/ZVI-Ni的比表面积为2．59m2·g－1，淀粉/ZVI-Ni-Cu的比表面积为4．37m2·g－1，由于第3种金属Cu的掺杂，使得复合材料的比表面增加了1．69倍．图2SEM图淀粉(a)、淀粉/ZVI(b)、淀粉/ZVI-Ni(c)、淀粉/ZVI-Ni-Cu(d)Fig．2SEMimagesofstarch(a)，starch/ZVI(b)，starch/ZVI-Ni(c)andstarch/ZVI-Ni-Cu(d)EDS测试结果如图3所示．由图可知，淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu这两种复合材料中均检测到了所负载的双金属或者三金属．进一步采用X射线荧光光谱仪(XＲF)对复合材料进行半定量分析，测试结果表明:淀粉/ZVI-Ni复合材料铁镍质量比为3．80，基本等于制备时铁镍质量比的理论值3．82;淀粉/ZVI-Ni-Cu复合材料铁镍铜的质量比为3．2∶0．72∶1，接近制备时铁镍铜质量比的理论值3．5∶0．92∶1，说明实现了双金属和三金属的成功负载．4080
11期谢蝶等:淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能图3淀粉/ZVI-Ni(a)和淀粉/ZVI-Ni-Cu(b)EDS图Fig．3EDSimagesofstarch/ZVI-Ni(a)andstarch/ZVI-Ni-Cu(b)纳米材料的稳定性研究，如图4所示．由图可以看出，经过1年的储存，纳米零价铁已经全部被氧化变色，磁性全部消失．而复合材料在淀粉的保护下，淀粉负载可以增加纳米铁的稳定性，而且随着双金属和三金属的掺杂，复合材料的稳定性明显增强，这就说明淀粉负载和金属掺杂都在一定程度上提高了纳米铁的抗氧化性．图4纳米材料的稳定性(储存时间1年)Fig．4Stabilityofnano-compositesafter1year图54种材料对氯仿和三氯乙烯的降解(投加量11．25g·L－1)Fig．5DegradationofCHCl3andTCEbyZVI、starch/ZVI、Starch/ZVI-NiandStarch/ZVI-Ni-Cu3．2不同材料对氯代烃的降解ZVI、淀粉/ZVI、淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu4种材料在相同的条件下，对CHCl3和TCE的降解效果，如图5所示．由图可知，这4种材料对CHCl3和TCE的降解率由高到低顺序依次为:淀粉/ZVI-Ni-Cu＞淀粉/ZVI-Ni＞淀粉/ZVI＞ZVI．零价铁基复合材料降解有机氯化物，是复合材料的吸附和零价铁的还原联合作用的结果，降解反应主要发生在金属表面的活性位点．由于复合材料所用的载体为淀粉，淀粉颗粒属于微米级，复合材料的比表面积小于一般的纳米材料，但添加了淀粉后的复合材料降解效果明显高于单纯的纳米铁，这是因为微米级淀粉能有效地分散纳米金属，不仅可以防止纳米晶的聚集，增大了金属活性位点与污染物的接触面积，而且由于淀粉本身具有还原作用，能有效地保护零价铁被氧化，提高了材料的抗氧化性．对比金属掺杂后复合材料对污染物的降解效果发现，掺杂金属镍的复合材料对CHCl3和TC
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望[J]. 高园园,周启星. 农业环境科学学报. 2013(03)
[2]中国69个城市地下水挥发性卤代烃污染检测与特征研究[J]. 高存荣,王俊桃. 地球科学与环境学报. 2012(01)
[3]欧美地下水有机污染调查评价进展[J]. 刘菲,王苏明,陈鸿汉. 地质通报. 2010(06)
[4]纳米双金属体系催化降解有机氯化物研究进展[J]. 罗斯,王晓栋,高树梅,秦良,季力,杨旭曙,王连生. 环境科学与技术. 2009(02)
[5]二元金属体系对水中多氯有机物的催化还原脱氯特性[J]. 全燮,刘会娟,杨凤林,薛大明,赵雅芝. 中国环境科学. 1998(04)
硕士论文
[1]纳米Ni-Fe双金属对三氯乙烯的催化脱氯研究[D]. 刘文娟.北京化工大学 2012
本文编号：2951953
【文章来源】：环境科学学报. 2017年11期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同材料XＲD谱图
1－x纳米合金的衍射峰．这都说明了淀粉有效的负载和分散了纳米金属．复合材料外观呈黑色，磁性强．其扫描电镜结果如图2所示．由图可以看出，负载后，淀粉的晶型结构被破坏，光滑的淀粉表面负载着凸凹不平的颗粒，这也证明了金属成功地负载在淀粉颗粒的表面，从表面颗粒的分布可以看出，淀粉能使纳米金属具有更好的分散性．BET测试结果分析表明:淀粉/ZVI-Ni的比表面积为2．59m2·g－1，淀粉/ZVI-Ni-Cu的比表面积为4．37m2·g－1，由于第3种金属Cu的掺杂，使得复合材料的比表面增加了1．69倍．图2SEM图淀粉(a)、淀粉/ZVI(b)、淀粉/ZVI-Ni(c)、淀粉/ZVI-Ni-Cu(d)Fig．2SEMimagesofstarch(a)，starch/ZVI(b)，starch/ZVI-Ni(c)andstarch/ZVI-Ni-Cu(d)EDS测试结果如图3所示．由图可知，淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu这两种复合材料中均检测到了所负载的双金属或者三金属．进一步采用X射线荧光光谱仪(XＲF)对复合材料进行半定量分析，测试结果表明:淀粉/ZVI-Ni复合材料铁镍质量比为3．80，基本等于制备时铁镍质量比的理论值3．82;淀粉/ZVI-Ni-Cu复合材料铁镍铜的质量比为3．2∶0．72∶1，接近制备时铁镍铜质量比的理论值3．5∶0．92∶1，说明实现了双金属和三金属的成功负载．4080
11期谢蝶等:淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能图3淀粉/ZVI-Ni(a)和淀粉/ZVI-Ni-Cu(b)EDS图Fig．3EDSimagesofstarch/ZVI-Ni(a)andstarch/ZVI-Ni-Cu(b)纳米材料的稳定性研究，如图4所示．由图可以看出，经过1年的储存，纳米零价铁已经全部被氧化变色，磁性全部消失．而复合材料在淀粉的保护下，淀粉负载可以增加纳米铁的稳定性，而且随着双金属和三金属的掺杂，复合材料的稳定性明显增强，这就说明淀粉负载和金属掺杂都在一定程度上提高了纳米铁的抗氧化性．图4纳米材料的稳定性(储存时间1年)Fig．4Stabilityofnano-compositesafter1year图54种材料对氯仿和三氯乙烯的降解(投加量11．25g·L－1)Fig．5DegradationofCHCl3andTCEbyZVI、starch/ZVI、Starch/ZVI-NiandStarch/ZVI-Ni-Cu3．2不同材料对氯代烃的降解ZVI、淀粉/ZVI、淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu4种材料在相同的条件下，对CHCl3和TCE的降解效果，如图5所示．由图可知，这4种材料对CHCl3和TCE的降解率由高到低顺序依次为:淀粉/ZVI-Ni-Cu＞淀粉/ZVI-Ni＞淀粉/ZVI＞ZVI．零价铁基复合材料降解有机氯化物，是复合材料的吸附和零价铁的还原联合作用的结果，降解反应主要发生在金属表面的活性位点．由于复合材料所用的载体为淀粉，淀粉颗粒属于微米级，复合材料的比表面积小于一般的纳米材料，但添加了淀粉后的复合材料降解效果明显高于单纯的纳米铁，这是因为微米级淀粉能有效地分散纳米金属，不仅可以防止纳米晶的聚集，增大了金属活性位点与污染物的接触面积，而且由于淀粉本身具有还原作用，能有效地保护零价铁被氧化，提高了材料的抗氧化性．对比金属掺杂后复合材料对污染物的降解效果发现，掺杂金属镍的复合材料对CHCl3和TC
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望[J]. 高园园,周启星. 农业环境科学学报. 2013(03)
[2]中国69个城市地下水挥发性卤代烃污染检测与特征研究[J]. 高存荣,王俊桃. 地球科学与环境学报. 2012(01)
[3]欧美地下水有机污染调查评价进展[J]. 刘菲,王苏明,陈鸿汉. 地质通报. 2010(06)
[4]纳米双金属体系催化降解有机氯化物研究进展[J]. 罗斯,王晓栋,高树梅,秦良,季力,杨旭曙,王连生. 环境科学与技术. 2009(02)
[5]二元金属体系对水中多氯有机物的催化还原脱氯特性[J]. 全燮,刘会娟,杨凤林,薛大明,赵雅芝. 中国环境科学. 1998(04)
硕士论文
[1]纳米Ni-Fe双金属对三氯乙烯的催化脱氯研究[D]. 刘文娟.北京化工大学 2012
本文编号：2951953
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2951953.html
