杭锦2#土负载纳米零价铁的制备及其应用研究

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1、分类号X703.1学校代码10495ＵＤＣ620密级公开硕士学位论文杭锦2#土负载纳米零价铁的制备及其应用研究作者姓名：刘文芳学号：1215163004指导教师：蔡亚君副教授赵颖副研究员学科门类：工学专业：环境工程研究方向：水处理技术完成日期：二零一五年六月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationPreparationofHJclaysupportednanoscalezero-valentironanditsapplicationresearchCandidate：LiuWenfan

2、gAssociateProf.CaiYajunSupervisor：AssociateR.ZhaoYingTime:June2015独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉纺织大学有关保留、使用学位

3、论文的规定。特授权武汉纺织大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近年来纳米零价铁在环境污染物去除方面受到了广泛的关注，纳米零价铁在解决有机物污染、重金属污染和环境污染修复等方面表现出显著的优越性。但零价纳米铁由于其自身的磁性作用易于产生聚集作用，一方面，零价铁颗粒的聚集作用会引起其颗粒表面的

4、吸附位点的减少进而导致降解效率的降低；另一方面，零价铁颗粒的聚集会减小其在环境介质中的迁移能力而不利于污染修复工作的进行。因而如何提高纳米零价铁的修复性能及稳定性成为了目前此领域的研究热点。另外，零价纳米铁具有较强的还原性而极易被氧化，运用纯纳米零价铁对一些有机物如持久性污染物并不能得到较好的去除效果，且在反应过程中可能会转化成为毒性更大的物质，因此纳米零价铁的修饰技术也旨在延缓其还原活性，充分利用其还原性对目标污染物进行去除。根据国内外的研究成果，目前运用较多的是将纳米零价铁负载到比表面积较大或者具有良好吸附性能的固体

5、材料上，以达到抑制纳米零价铁颗粒的聚集，增大零价纳米铁颗粒的比表面积，并充分利用其反应活性的目的。最终提高对目标污染物的降解效率。本文以杭锦2#土、纳米零价铁为原料，采用液相还原法将纳米零价铁负载到杭锦2#土上，制备出了廉价、高效的纳米铁复合材料，其对染料的脱色和重金属的去除具有良好的去除效果。首先通过XRF、XRD、SEM、BET等手段对载体材料杭锦2#土进行表征，并对其进行重金属浸出实验，实验发现杭锦2#土的主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5，

6、主要晶相为石英、方解石、伊利石和斜绿泥石。其为典型的细粒土，且具有较大的比表面积约为69.4m2/g。同时重金属浸出试验结果显示，铬、镍、铜、锌、砷、镉、铅7种重金属的含量远低于国家限制值，因此杭锦2#土作为载体材料不具有浸出毒性的风险。然后采用液相还原法制备出纳米零价铁和不同负载比的杭锦2#土负载纳米零价铁复合材料，并运用SEM、XRD、BET等手段对制备的纳米零价铁、负载型纳米铁复合材料进行表征。同时对其进行对比分析，结果表明Fe0颗粒成功地负载到杭锦2#土上，杭锦2#土对纳米零价铁能起到良好的分散和稳定作用。为进一

7、步探究制备出的负载型纳米复合材料在水处理中的应用，以染料甲基橙和重金属Cr(Ⅵ)为目标污染物，分别进行了效能影响因素的实验。以甲基橙为目标污染物，实验发现，初始浓度为50mg/L的甲基橙模拟废水，负载型纳米零价铁的最佳投加量为3.0g/L，最佳负载比为1:3，在室温25℃、pH=3.0的条件下，H-nZVI对甲基橙的去除率在10min内可达97.77%。说明该材料对甲基橙具有良好的脱色降解效果。同时，H-nZVI降解甲基橙遵循一级反应动力学规律。以Cr(Ⅵ)为目标污染物，实验发现，初始浓度为10mg/L的含铬模拟废水，纳

8、米零价铁复合材料的最佳投加量为2.0g/L，最佳负载比为1:2，在室温25℃、pH=6.70的条件下，H-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率在20min内可达99.68%。说明该复合材料对Cr(Ⅵ)的去除具有良好效果。关键词：杭锦2#土；杭锦2#土负载纳米零价铁；甲基橙；铬（Ⅵ）；降解研究类型：基础研究AbstractIn