壳聚糖稳定纳米铁改性生物碳分离回收水体重金属Cr（Ⅵ）关键技术研究

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1、工程硕士学位论文壳聚糖稳定纳米铁改性生物碳分离回收水体重金属Cr(Ⅵ)关键技术研究作者姓名谢晓杰工程领域建筑与土木工程校内指导教师利锋教授校外指导教师宋乾武教授级高工所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年4月StudyonKeyTechnologiesofseparationandrecoveryofheavymetalCr(VI)fromwaterbodybychitosanstabilizednanoironmodifiedbiocharADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiexiaojieSup

2、ervisor：Prof.LiFengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TU992.3学校代号：10561学号：201521006971华南理工大学硕士学位论文壳聚糖稳定纳米铁改性生物碳分离回收水体重金属Cr(Ⅵ)关键技术研究作者姓名：谢晓杰指导教师姓名、职称：利锋教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：建筑与土木工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：市政方向论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月

3、日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做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后果由本人承担。作者签名：日期：2018年6月2日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被

4、查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□√不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2018年6月2日指导教师签名：日期：2018年6月2日作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)摘要生物碳是一种优良

5、的环境功能材料，对水体重金属具有较高的去除率。纳米铁改性后的生物碳，性能得到了很大提高，但稳定性较差。壳聚糖稳定纳米铁具备强还原性、高反应活性以及较好的稳定性，将其负载在强吸附性的生物碳上，制备得到的新型材料将会具有良好的性能和稳定性；同时该材料具有较强的磁性，可应用于回收吸附重金属。本研究将壳聚糖稳定纳米铁负载到水葫芦生物碳上，制备得到壳聚糖稳定纳米铁改性水葫芦生物碳（以下简称“该材料”），通过多种表征手段，探究其微观结构特征和官能团构造；进行了静态批试验、再生试验和磁分离试验，探究该材料的吸附机理，主要结果如下：（1）该材料表面存在粒径分布为37nm的花状纳米铁颗粒，且存

6、在明显的Fe晶相峰和C峰；改性后生物碳元素占比以及官能团组成变化甚微；与水葫芦生物炭相比，其总比表面积增大62.4%，总孔体积增大32.6%，平均孔径半径增大11.6%。（2）该材料吸附过程能更好地拟合准二级吸附动力学模型，表明其与Cr6+间主要为化学吸附；其等温吸附线更符合Langmuir模型，说明其对Cr6+的吸附机制为单分子层吸附。（3）壳聚糖稳定纳米铁改性生物碳在25℃、pH=2.0条件下的最大吸附容量为68.316mg/g，比水葫芦生物碳增大了151.43%，比纳米铁改性生物碳增大49.38%，说明壳聚糖稳定纳米铁的负载提升了生物碳的吸附性能；（4）在酸性环境下具备

7、更优的吸附性能；更高的反应温度能促进吸附性能；在低盐度下吸附性能基本不受影响，当盐度超过0.1M时，其对Cr6+的吸附呈现下降趋势。（5）该材料具备良好的循环再生性能，经4次吸附-解吸循环后，其吸附性能仍能保留68.70%；动态解吸曲线在53min时达到解吸峰，表明其解吸过程较为迅速；磁分离最佳工况的技术条件为：pH=2.0酸性环境、100mg/L的磁种投加量、6A磁场强度以及2mL/min的流速。以上结果表明：该材料具备优良的吸附性能和再生性能，表现出良好的稳定性和磁性，可有效分离回收重金属Cr(Ⅵ)