高能电子束辐照技术和复合材料对环境和食品中Cr(Ⅵ)的去除

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随着工业的发展,大量的无机污染物被释放到环境中并造成严重的危害。铬(Cr)可以从各种来源释放到环境中,例如化学工业,纺织,制革厂,采矿,电池制造,涂料和颜料,造纸和纸浆工业等。由于这些工业活动导致水流中Cr的污染量日益增加从而导致大量的Cr在土壤中富集。Cr在环境中主要以Cr(Ⅵ)和Cr(III)两种形式存在而且容易经由食物链传递到人体中并产生不同程度的中毒表现。近年来,科学家们已经研发了各种复合材料用于修复土壤和水体中的铬,但是这些材料往往制备费时,成本高,且容易对环境造成二次污染。而高能电子束辐照具有原位高效,成本低的优势,因此在修复重金属和复合材料制备方面受到广泛关注。本论文利用高能电子束辐照技术来还原猪肉中高毒性的Cr(Ⅵ),并基于高能电子束辐照技术制备多孔的秸秆材料用来修复水体和土壤中的Cr(Ⅵ),并释放NH4+促进植物生长。本论文的主要安排如下:1.为了降低含Cr(Ⅵ)的猪肉对人体的毒性,利用高能电子束(HEEB)辐照将猪肉中的高毒性Cr(Ⅵ)还原为低毒性Cr(III)。HEEB辐照可以有效,无损地减少猪肉中游离和吸附的Cr(Ⅵ),其最高还原率(RE)为98.03%。在辐照过程中产生的水合电子(e-aq)和氢自由基(·H)可能在还原过程中起关键作用。为了获得最佳的还原条件,探究了辐照剂量,Cr(Ⅵ)的初始浓度,pH,温度,NaCl含量和大豆油对Cr(Ⅵ)还原率的影响,结果证明该方法具有普适性。这项工作为从猪肉中去除Cr(Ⅵ)提供了一种清洁且低成本的方法,这对于保障食品安全非常重要。2.利用高能电子束辐照,亚硫酸铵(AS),聚乙烯醇PVA和Fe3O4改性玉米秸秆以获得复合材料PCS-AS@PVA-Fe3O4。PCS-AS@PVA-Fe3O4可以通过SO32-将Cr(Ⅵ)还原为Cr(III),然后Cr(III)通过氢键与PCS-AS@PVA-Fe3O4结合。由于PCS-AS@PVA-Fe3O4/Cr具有磁性,因此可以通过磁铁将其从水中分离。此外,研究结果表明,PCS-AS@PVA-Fe3O4/Cr可以有效控制Cr(Ⅵ)在土壤和植物吸收中的迁移。同时,PCS-AS@PVA-Fe3O4还可以释放铵盐,促进植物生长。因此,这项工作不仅提供了一种有希望且低成本的方法来同时去除Cr(Ⅵ)和促进植物生长,而且为秸秆还田提供了一条新思路,这可能具有潜在的应用价值。
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