改性纳米零价铁去除水中三氯乙烯的效能与机理研究

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1、学校代号10532学号S150300426分类号X52密级硕士学位论文改性纳米零价铁去除水中三氯乙烯的效能与机理研究学位申请人姓名张聪培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称董浩然副教授学科专业环境工程研究方向环境纳米技术论文提交日期2018年5月25日学校代号：10532学号：S150300426密级：湖南大学硕士学位论文改性纳米零价铁去除水中三氯乙烯的效能与机理研究学位申请人姓名张聪导师姓名及职称董浩然副教授培养单位环境科学与工程学院专业名称环境工程论文提交日期2018年5月25日论文答辩日期2018年6月03日答辩委员会主席牛承岗教授Efficiencyandmechanis

2、msoftrichloroethyleneremovalbymodifiednanoscalezero-valentironinaqueoussolutionbyZhangCongB.E.(WuhanUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversi

3、tySupervisorProfessorDONGHaoranJune,2018硕士学术论文湖南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：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学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学

4、可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打”“）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I改性纳米零价铁去除水中三氯乙烯的效能与机理研究摘要纳米零价铁（NZVI）已被广泛应用于污染水体中三氯乙烯（TCE）的治理，但它仍存在一些弊端，例如易团聚沉降、对TCE的吸附和降解效率不高等。为克服以上弊端，本实验合成了生物炭负载的NZVI（NZVI/BC）和硫化NZVI（S/NZVI），并研究了两种改性NZVI去除水中TC

5、E的效能和机理。实验结果主要有以下两部分：第一部分：将NZVI/BC应用于TCE的去除和降解。本实验研究了生物炭热解温度、NZVI/BC质量比、溶液pH对TCE去除率和降解率的影响。热解温度直接影响了生物炭的比表面积、芳香性、非碳化组分等，这些性质直接影响生物炭对TCE的吸附性。与纯NZVI相比，不同NZVI/BC质量比的NZVI/BC颗粒对TCE的去除率均能达到99%，这都归因于生物炭对TCE较强的吸附性。另外，不同质量比的NZVI/BC对TCE降解所得最终产物（乙烷、乙烯、乙炔）的量也不同，乙烯为主要产物，而仅有少量乙烷和乙炔生成。溶液pH对TCE去除率影响较小，但会严重影响最

6、终产物的量，乙烯的产量会随pH的升高而减少。这说明溶液pH不会影响NZVI/BC对TCE的吸附，但会影响其降解过程。第二部分：S/NZVI能高效降解水中的TCE，但TCE脱氯的影响因素尚未被系统分析。本实验研究了Fe/S摩尔比、初始pH、溶解氧及材料老化对TCE脱氯的影响。同时，我们还探究了硫化作用活化老化的NZVI的可能性。实验结果表明，Fe/S摩尔比和初始pH会严重影响TCE的脱氯效果，在碱性条件下，Fe/S摩尔比约为60时，TCE的脱氯效果最好。光谱分析可知S/NZVI对TCE有较强的脱氯效率可能是因为在材料颗粒表面形成了FeS层。溶液中的溶解氧对TCE脱氯效率影响不大，这说

7、明FeS层可缓解NZVI的钝化反应。老化10~20天的S/NZVI颗粒对TCE的脱氯效率稍稍下降，老化30天的S/NZVI对TCE的脱氯效率大大降低，但仍远高于纯NZVI对TCE的脱氯效率。这进一步说明硫化作用确实可以延长NZVI的活性周期。另外，本实验尝试用硫化作用活化老化的NZVI，结果显示，活化的NZVI的反应活性高于新鲜NZVI，所以硫化处理可以作为活化老化的NZVI的有效方法。关键词：纳米零价铁；三氯乙烯；生物炭；硫化作用；硫化亚铁；脱氯；降解II硕士学术论