钴镍双掺杂对酸性水钠锰矿结构和性质的影响

发布时间：2024-05-11 12:50

　　随着工业技术的发展,重金属污染问题已日趋严峻,尤其是对土壤的污染,因其隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,对生态系统构成了极大的威胁。水钠锰矿是一种土壤中普遍存在、活性最强的氧化锰矿物,在自然环境中,常通过吸附和同晶替代作用同时富集各种过渡金属,如Co, Ni等。其中由同晶替代作用进入矿物中的过渡金属会对矿物的结构、形貌、晶粒尺寸以及表面性质产生不同程度的影响,进而改变其对环境中有机和无机污染物的地球化学行为。酸性水钠锰矿层内主要是Mn4+, Mn3+/2+主要存在于空位上下方。对酸性水钠锰矿掺钴的研究表明,钴主要以C03+的形式通过替代Mn4+而存在于锰氧八面体层内,并导致矿物对重金属离子吸附及氧化能力的增加,层堆叠数略有减少；在镍掺杂酸性水钠锰矿中,Ni主要以+2价形式存在,其中大部分存在于锰氧八面体层问空位上下方,只有小部分通过Ni替代Mn3+存在于八面体层内,并导致矿物层堆叠数明显减少、对重金属离子吸附能力减弱。基于这两种过渡金属离子对水钠锰矿产生的不同影响,同时掺入这两种过渡金属会对水钠锰矿的结构、微观形貌、物理化学性质等产生怎样的影响,相关性质是加强还是减弱等尚不清楚,而且,共...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 重金属污染现状及处理方法
        1.1.1 重金属污染现状
        1.1.2 重金属污染处理方法
    1.2 环境中的锰氧化物
        1.2.1 锰氧化物概述
        1.2.2 酸性水钠锰矿研究进展
        1.2.3 酸性水钠锰矿环境效应
            1.2.3.1 表面重金属的吸附效应
            1.2.3.2 对变价元素的氧化还原效应
    1.3 锰氧化物中金属离子的同晶替代
    1.4 过渡金属掺杂对锰氧化物结构和性质的影响
    1.5 研究目的与意义
2 实验研究材料与方法
    2.1 试剂及去离子水
    2.2 钴、镍双掺水钠锰矿合成
    2.3 样品表征
        2.3.1 粉晶X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 元素组成
        2.3.3 平均锰氧化度(Manganese Average Oxidationstate,Mn AOS)
        2.3.4 比表面积分析
        2.3.5 场发射-扫描电子显微镜
        2.3.6 红外分析
        2.3.7 光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)
        2.3.8 溶解实验
    2.4 吸附实验(Me²⁺)
    2.5 As(Ⅲ)氧化实验
3 结果与分析
    3.1 钴镍双掺杂水钠锰矿的性质表征
        3.1.1 粉晶X射线衍射
        3.1.2 元素组成
        3.1.3 锰平均氧化度(Mn AOS)
        3.1.4 比表面积
        3.1.5 场发射-扫描电子显微镜(FE-SEM)
        3.1.6 热重分析
        3.1.7 红外分析
        3.1.8 光电子能谱分析
        3.1.9 溶解实验分析
    3.2 钴镍双掺杂水钠锰矿的吸附与氧化特性分析
        3.2.1 重金属离子吸附
            3.2.1.1 铅吸附
            3.2.1.2 锌吸附
        3.2.2 砷(As(Ⅲ))的氧化
4 讨论
    4.1 钴与镍在酸性水钠锰矿中的数量和赋存形式
    4.2 钴镍双掺杂对酸性水钠锰矿晶体特性的影响
    4.3 钴镍双掺杂对酸性水钠锰矿对Me²⁺吸附的影响
    4.4 钴镍双掺杂酸性水钠锰矿对As(Ⅲ)氧化的影响
5 结论
参考文献
致谢



本文编号：3969975