pnzvi的制备及其去除水中重金属的研究

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1、PNZVI的制备及其去除水中重金属的研究水资源是我们人类赖以生存和发展的重要资源，但随着城市化与工业进程的迅猛发展，绝大多数城市出现了严重的水质问题，其中水体重金属污染尤其突出。重金属具有较高的移动性和较低的中毒浓度，在水体中不易被降解，且具有生物富集作用，一旦污染水体不仅难以去除而且会严重危害水生动植物及人类的健康。近来，纳米零价铁（Nanoscalezero-valentiron，NZVI）作为一种新的污染控制技术用于环境污染治理领域广受关注，许多学者对其处理重金属污水展开了研究，并证明有较好的效果。但

2、纳米零价铁具有空气稳定性差，易氧化甚至自燃、极易团聚的不足，对其的制备及实际应用提出了很大挑战。因此，对纳米零价铁的改性成为进一步的研究热点。本论文通过资料整理与探索决定使用浮石作为负载材料，来制备负载型纳米铁（Pumice-NZVI，P-NZVI），并用于Cr(VI)、Hg(II)溶液的处理。论文研究了NZVI的表征及特性，探讨了P-NZVI去除水中Cr(VI)、Hg(II)的机理及环境因素对去除效果的影响，以及进行了动力学研究。本论文的主要研究内容分为以下四个部分：1.通过多组实验来探索P-NZVI的最

3、佳制备工艺为：选择液相还原法制备纳米铁，室温，全程氮气保护，使用体积比为8︰1的醇水混合液溶解FeCl3•6H2O并定容至100ml，与3.36g浮石颗粒一同加入三口烧瓶，通入高纯N2，保持持续搅拌，1h后使用蠕动泵将100mL去离子水配成的硼氢化钠溶液（Fe3+与BH4—的物质的量比为1︰5）以1滴/秒的速率缓慢滴加至三口烧瓶中，每滴加10min用超声波清洗机超声2min（频率：40KHz），全部滴加完成后继续搅拌1h，脱氧去离子水清洗三次，每次用水100ml，使用电热套65℃加热烘干，干燥冷却后收集备用

4、。2.表征分析结果显示，NZVI颗粒大小均匀，粒径在10~20nm之间，浮石外表粗糙，呈多孔疏松状，NZVI颗粒较为均匀的分布在浮石表面及其孔道内，具有很好的分散性。利用BETN2法检测得到P-NZVI的比表面积为32.2m2/g（NZVI含量为0.28g，质量比为7.7%），高于其他负载型纳米铁材料。热分析仪对P-NZVI的分析得出P-NZVI在550℃以下具有很好的热稳定性。浮石性质坚硬，P-NZVI具有较好的机械性能。3.P-NZVI对水中Cr(VI)、Hg(II)的去除包括物理吸附与化学还原两个过程

5、，先通过浮石优良的吸附性能将Cr(VI)、Hg(II)吸附于P-NZVI的表面及内部，进而通过NZVI的强还原性将Cr(VI)、Hg(II)还原为Cr(III)、Hg(0)，以达到去除水中Cr(VI)、Hg(II)的目的。4.随着水中重金属浓度升高，P-NZVI对Cr(VI)、Hg(II)的去除率逐渐降低；随着溶液pH的升高，P-NZVI对Cr(VI)的去除率逐渐降低，P-NZVI对Hg(II)的去除率逐渐升高；随着反应温度的升高、NZVI投加量增加P-NZVI对Cr(VI)、Hg(II)的去除率逐渐升高。

6、另外，由于铁的氢氧化物对Hg(II)具有吸附、絮凝作用，温度升高会增大铁的氢氧化物的溶解度，pH过高也会增大Hg(II)的溶解度，因此，温度过高、pH过高，会使Hg(II)的去除率有所波动；NZVI投加量过大，会造成过多的铁被腐蚀进而影响Cr(VI)、Hg(II)的去除。动力学研究也相应的证明了以上规律。P-NZVI对于Cr(VI)、Hg(II)具有非常好的去除效果，总体上而言环境因素对于去除效果的影响是比较小的。5.使用偏酸性去离子水浸泡已使用过的P-NZVI，可起到溶解NZVI及P-NZVI表面复合沉淀

7、物，“再生”NZVI的作用。P-NZVI具有较好的重复利用性，在原位修复重金属污染水体中，具有非常重要的实用价值。伴随着城市化与工业化的迅猛发展，绝大多数城市都出现突出的水质问题。大量的工业废水、生活污水、固体废弃物的渗出液、大气沉降物以及被污染土壤的溶液等直接或间接的排入水体，造成水体中重金属含量过高[1-3]。重金属具有较高的移动性和较低的中毒浓度，在水体中不易被生物降解，且有可能转化为毒性更强的重金属化合物，具有生物富集和生物放大效应[2]，通过食物链进入人体后，会严重危害人的身体健康，具有致癌、致畸

8、、致突变性。国家环保局2009年的数据显示，全国因重金属污染而引起血铅超标的约有4035人、引起镉超标的约有182人，引发群体性事件32起。近年来，水体重金属污染事件频发，例如：2008广西河池市砷污染饮用水事件，2008云南高原九大明珠之一的阳宗海严重砷污染事件，2011广西河池龙江的镉污染事件等。水体重金属污染已成为关系到人类健康与生存的重大环境问题[2,4]。目前针对各种水体重金属污染的修复技术有离子交换、