改性纳米铁基材料处理电子垃圾废水中的Cr%28Ⅵ%29和Sb%28Ⅲ%29：效率及机理研究

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1、广州大学硕士学位论文改性纳米铁基材料处理电子垃圾废水中的Cr(VI)和Sb(III)：效率及机理研究专业：建筑与土木工程(市政)硕士生：张浩智指导教师：胡晓东摘要近年来，随着电子产业的不断发展，电子产品更新换代的速度也越来越快，这导致电子垃圾的数量以惊人的速度增长。在广东清远以及贵屿镇等传统电子垃圾拆解地中，由于采用粗放落后的酸洗工艺对电子垃圾进行拆解，含有大量重金属的电子垃圾酸洗废水被排入水体中，造成十分严重的重金属污染。铬（Cr）和锑（Sb）是电子垃圾酸洗废水中较为典型的两种重金属元素。磁性纳米材料作为一种新型吸附剂，在环保

2、领域拥有巨大的应用潜力。但磁性纳米材料在实际应用上仍然存在一些技术上的缺陷：比如表面活性太强，容易发生团聚沉降；有效pH值范围太窄；在反应时生成的氢氧化物会覆盖在材料表面产生钝化现象。为了提升磁性纳米材料的吸附效果，本文选用纳米零价铁（nZVI）和纳米四氧化三铁（Fe3O4）这两种纳米铁基材料作为研究对象，分别用羧甲基纤维素（CMC）与腐殖酸（HumicAcid）对它们进行改性，用于处理废水中的Cr(VI)和Sb(III)。并研究了初始pH值，重金属初始浓度，吸附材料投加量，反应时间以及反应温度等因素对处理效果的影响。实验结果表

3、明：（1）初始pH对磁性纳米铁基材料去除Cr(VI)和Sb(III)有着显著地影响。磁性纳米铁基材料对Cr(VI)和Sb(III)的去除率在pH值为3的时候达到最大值，然后会随着pH的增加而降低。加入CMC后，nZVI的高效pH值范围得到拓宽，而加入HA后，纳米Fe3O4的高效pH范围变窄。（2）随着初始浓度的增加，磁性纳米铁基材料对Cr(VI)和Sb(III)的去除率的下降。但初始浓度较低时，初始浓度的增加可能会一定程度上提升Cr(VI)和Sb(III)的去除率。加入CMC后，nZVI在较高的初始浓度下仍能保持较高的去除率，而

4、加入HA后，纳米Fe3O4的去除率在相同浓度下有所降低。I改性纳米铁基材料处理电子垃圾废水中的Cr(VI)和Sb(III)：效率及机理研究（3）增加磁性纳米铁基材料的投加量能提升Cr(VI)和Sb(III)的去除率，但当磁性纳米铁基材料的投加量增大到一定程度时，Cr(VI)和Sb(III)的去除率便不会有显著地提升。加入CMC后nZVI对Cr(VI)的去除率提升不大，但对Sb(III)的去除率有所提升，而加入HA的纳米Fe3O4对Cr(VI)和Sb(III)的去除率显著下降。（4）nZVI对Cr(VI)以及Sb(III)的去除是

5、一个快速的过程，可在15min内达到平衡，而纳米Fe3O4对Cr(VI)以及Sb(III)的去除速率则相对较慢，大约3h才能达到平衡。nZVI和纳米Fe3O4对Cr(VI)以及Sb(III)的去除均符合准二级吸附动力学模型。加入CMC后nZVI对Cr(VI)以及Sb(III)的去除速率有所加快，能在5min内达到平衡，而加入HA的纳米Fe3O4对Cr(VI)以及Sb(III)的反应速率和去除率均有显著的下降。（5）温度的升高有助于去除Cr(VI)以及Sb(III)，但当温度高于一定程度时，其对去除率的影响就没有那么明显。加入CM

6、C后nZVI在相同温度下对Cr(VI)和Sb(III)的去除率有所提升，而加入HA的纳米Fe3O4去除率则显著下降。综上，nZVI和Fe3O4对Cr(VI)与Sb(III)的去除机理可分为化学还原和絮凝沉淀两个部分，CMC和HA均能对纳米铁基材料的表面性能产生影响。采用CMC对nZVI进行包覆之后，提升了nZVI的稳定性，并且使得nZVI对Cr(VI)和Sb(III)的去除效果有所提升。而采用HA对纳米Fe3O4进行包覆后反而抑制了纳米Fe3O4对Cr(VI)和Sb(III)的去除，去除效果有明显的下降。关键词：重金属去除；六价

7、铬；三价锑；纳米铁基材料；材料改性II广州大学硕士学位论文TheefficiencyandmechanismabouttheremovalofCr(VI)andSb(III)ine-wastepicklingwastewaterbymodifiedmagneticnanoscaleiron-basedmaterialsMajor:MunicipalEngineeringName:HaozhiZhangSupervisor:XiaodongHuAbstractInrecentyear,withthedevelopmentofele

8、ctronicindustry,thereplacementoftheelectronicproductsisofarapidspeed,whichleadstoasignificantaccumulationofWasteElectricalandElectr