纳米零价铁对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性研究

发布时间：2023-04-02 21:42

　　近几年来，随着工业的发展由砷和镉引起的重金属污染事件频繁发生。纳米零价铁(NZVI)可有效去除溶液中的各种金属离子，但在我国很少被应用到重金属污染治理中，因此有必要针对我国重金属污染的特点，探究NZVI对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性，为NZVI的应用提供理论依据。 本文主要探究了NZVI的制备、表征及在不同水质条件下对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附效果，并对可能的吸附机理进行了探讨。 首先通过引入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对传统液相还原法进行了改良，利用改良方法制备NZVI时不需要机械搅拌。透射电镜表征结果表明所制备的NZVI长度为几微米，直径在100nm范围内，NZVI表面被一层不到10nm的薄膜包裹而形成―核壳‖结构。BET分析结果表明所制备NZVI的比表面积为20.3159m2/g。 实验探究了金属离子初始浓度、溶液初始pH、NZVI投加量、阴离子及竞争离子对NZVI吸附效能的影响。实验结果表明金属离子初始浓度越低、溶液初始pH越低(若为Cd(Ⅱ)，越高)、NZVI投加量越大，吸附效果越好。PO43-、CO32-、SO42-和H2PO4-对NZVI吸附溶液中As...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 砷、镉污染现状
    1.2 砷、镉处理方法研究进展
        1.2.1 水中砷处理方法研究进展
        1.2.2 水中镉处理方法研究进展
    1.3 纳米材料在处理水中重金属领域的应用
        1.3.1 常见纳米材料在处理水中重金属领域的应用
        1.3.2 NZVI 在处理水中重金属领域的应用
    1.4 NZVI 的制备方法
    1.5 课题研究的目的与主要研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 课题研究的目的和意义
        1.5.3 课题的主要研究内容
第2章 实验材料和方法
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 NZVI 的制备
    2.3 NZVI 的表征
        2.3.1 透射电子显微镜表征
        2.3.2 X 射线衍射表征
        2.3.3 比表面积分析
    2.4 NZVI 对水中 As(Ⅲ)和 Cd(Ⅱ)的吸附特性研究
    2.5 NZVI 对水中 As(Ⅲ)和 Cd(Ⅱ)的吸附机理研究
        2.5.1 NZVI 对不同金属的吸附效果与氧化还原电位的关系
        2.5.2 解吸实验
        2.5.3 Visual MINTEQ 模拟
第3章 NZVI 的制备和表征
    3.1 NZVI 的制备
        3.1.1 改良的液相还原法
        3.1.2 制备步骤
    3.2 TEM 表征
    3.3 XRD 表征
    3.4 BET 分析
    3.5 本章小结
第4章 NZVI 对溶液中 As(Ⅲ)和 Cd(Ⅱ)的吸附特性研究
    4.1 NZVI 对 As(Ⅲ)的基本吸附特性
    4.2 不同水质条件下 NZVI 对 As(Ⅲ)的吸附效果
        4.2.1 溶液初始 pH 对 NZVI 吸附 As(Ⅲ)效果的影响
        4.2.2 As(Ⅲ)初始浓度对 NZVI 吸附 As(Ⅲ)效果的影响
        4.2.3 NZVI 投加量对 NZVI 吸附 As(Ⅲ)效果的影响
        4.2.4 正交试验
        4.2.5 常见阴离子对 NZVI 吸附 As(Ⅲ)效果的影响
        4.2.6 竞争金属离子对 NZVI 吸附 As(Ⅲ)效果的影响
    4.3 NZVI 对 Cd(Ⅱ)的基本吸附特性
    4.4 不同水质条件下 NZVI 对 Cd(Ⅱ)的吸附效果
        4.4.1 溶液初始 pH 对 NZVI 吸附 Cd(Ⅱ)效果的影响
        4.4.2 Cd(Ⅱ)初始浓度对 NZVI 吸附 Cd(Ⅱ)效果的影响
        4.4.3 NZVI 投加量对 NZVI 吸附 Cd(Ⅱ)效果的影响
        4.4.4 正交实验
        4.4.5 常见阴离子对 NZVI 吸附 Cd(Ⅱ)效果的影响
        4.4.6 竞争金属离子对 NZVI 吸附 Cd(Ⅱ)效果的影响
    4.5 吸附等温线测定
    4.6 本章小结
第5章 NZVI 对 As(Ⅲ)和 Cd(Ⅱ)的吸附机理分析
    5.1 NZVI―核壳‖结构
    5.2 NZVI 对不同金属的吸附效果与氧化还原电位的关系
    5.3 解吸实验
        5.3.1 As(Ⅲ)解吸实验
        5.3.2 Cd(Ⅱ)解吸实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢



本文编号：3780014