石墨烯负载零价纳米铁去除水中砷的研究

发布时间：2024-02-20 19:32

　　砷因具有毒性和致癌性，早已被纳为环境中优先控制的有毒元素之一。零价纳米铁(NZVI)因具有较大的比表面积和较高的反应活性，在去除砷的过程中展现了较好的效果，但其粒径较小，且容易团聚，在实际应用中受到了一定的限制。所以，需要一种优良的载体来负载零价纳米铁，不仅能发挥本身的优势，又能降低缺陷。石墨烯(RGO)因具有较大的比表面积、较好的电子运输和一定的吸附性能等被广泛关注。 本研究以石墨烯为载体负载零价纳米铁，对水中的砷进行去除。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、Zeta电位、比表面积分析及透射电子显微镜等表征手段对RGO-NZVI进行表征。在吸附过程中研究了反应时间、pH、温度等变量对吸附性能的影响，同时进行了动力学和等温线的研究；在相同条件下，将NZVI和石墨烯用以进行对比。并对去除机理作了初步探索 研究结果表明成功制备出了复合材料。RGO-NZVI对As(III)和As(V)具有较好的吸附能力，根据Langmuir模型得出最大吸附量分别为35.83和29.04mg/g，且对As(III)去除的效果要优于As(V)。对As(III)来说，初始浓度小于8mg/L时，反应后溶液中的平衡浓度...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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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 砷的毒性及危害
        1.1.3 砷污染的治理研究现状
    1.2 铁基材料在含砷废水中的应用
        1.2.1 铁（氢）氧化物及其复合材料对砷的去除
        1.2.2 零价铁及其复合材料对砷的去除
    1.3 石墨烯及其应用研究
        1.3.1 石墨烯的结构和性质
        1.3.2 石墨烯的制备方法
        1.3.3 基于石墨烯的复合材料
        1.3.4 石墨烯及其复合材料在水处理当中的应用
    1.4 研究的目的与内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂和仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验分析方法
        2.2.1 pH 的测定
        2.2.2 砷的测定
    2.3 石墨烯、零价纳米铁及其石墨烯复合材料的制备
        2.3.1 氧化石墨（GO）的制备方法
        2.3.2 石墨烯(RGO)的制备
        2.3.3 零价纳米铁（NZVI）的制备[80, 81]
        2.3.4 石墨烯负载零价纳米铁（RGO-NZVI）的制备
    2.4 材料表征方法
        2.4.1 X 射线衍射分析（XRD）
        2.4.2 X 射线光电子能谱（XPS）
        2.4.3 透射电子显微镜（TEM）
        2.4.4 比表面积分析（BET）
        2.4.5 Zeta 电位
        2.4.6 负载铁含量的测定
    2.5 本章小结
第三章 RGO-NZVI 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除性能的研究
    3.1 样品的特性分析
        3.1.1 X 射线衍射（XRD）分析结果
        3.1.2 X 射线光电子能谱（XPS）分析结果
        3.1.3 透射电子显微镜（TEM）分析结果
        3.1.4 比表面积（BET）分析结果
        3.1.5 Zeta 电位的分析结果
        3.1.6 负载铁含量的测定结果
    3.2 石墨烯负载零价纳米铁对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)的去除
        3.2.1 不同初始浓度对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        3.2.2 吸附时间对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        3.2.3 溶液初始 pH 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        3.2.4 反应温度对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
    3.3 RGO-NZVI 对 As(Ⅲ) AND AS (V)去除性能的分析
        3.3.1 吸附等温线分析
        3.3.2 吸附动力学分析
        3.3.3 RGO-NZVI 去除 As (III) 和 As(Ⅴ)的机理分析
    3.4 本章小结
第四章 NZVI 和 RGO 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除性能的研究
    4.1 NZVI 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)的去除
        4.1.1 吸附时间对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.1.2 溶液初始 pH 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.1.3 反应温度对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.1.4 吸附等温线的研究
        4.1.5 吸附动力学的研究
    4.2 RGO 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)的去除
        4.2.1 吸附时间对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.2.2 溶液初始 pH 对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.2.3 反应温度对 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)去除的影响
        4.2.4 吸附等温线的研究
        4.2.5 吸附动力学的研究
    4.3 NZVI、RGO 和 RGO-NZVI 去除 As(Ⅲ) 和 AS (V)的对比
        4.3.1 吸附时间的对比
        4.3.2 溶液初始 pH 影响的对比
        4.3.3 反应温度影响的对比
        4.3.4 等温吸附线的对比
        4.3.5 吸附动力学的对比
    4.4 本章小结
结论与展望
    1 结论
        1.1 石墨烯负载零价纳米铁的制备和表征
        1.2 RGO-NZVI 去除水中 AS (Ⅲ) 和 AS (V)
    2 创新点
    3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录
致谢
附件



本文编号：3904442