贝壳基负载纳米零价铁的绿色合成及去除Cr(Ⅵ)的研究

来源 :海南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzl1988
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Cr(Ⅵ)是目前国际上公认的毒性最大重金属之一,对人类健康和生态环境都有严重的危害。自然界中的六价铬主要存在于水体和土壤中,尤其是水体中的Cr(Ⅵ)具有难降解,易迁移的特性,可以通过食物链的传递和富集,最终危害人类健康。因此,解决六价铬在水体中的污染问题是一个迫切解决的环境难题。近年来,由于纳米零价铁具有较强的还原性,在水体Cr(Ⅵ)的污染修复应用中表现出显著优势,故被广泛应用于Cr(Ⅵ)以及其他重金属的去除。但是纳米零价铁在制备和实际应用中却由于其易团聚和易氧化的弊端影响其在实际工程应用中的推广。本文以苦丁茶提取液为还原剂,贝壳粉为负载基,对纳米零价铁进行负载改性,制备贝壳基负载纳米零价铁(SP@NZⅥ),以期提高纳米零价铁的抗团聚、抗氧化能力和稳定性。同时贝壳通过粉碎过筛、热解后,其对水体中Cr(Ⅵ)自身就有一定的吸附性,本研究将纳米铁和贝壳粉通过负载结合,使二者对Cr(Ⅵ)的去除呈现协同作用,实现高效去除Cr(Ⅵ)的目的,同时也为苦丁茶、贝壳等自然资源的利用开辟了新途径。本论文首先研究了贝壳粉的热解温度、贝壳粉粒径和贝壳-纳米铁负载比对绿色制备的SP@NZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,通过响应面法优化制备工艺参数,得出SP@NZⅥ的最佳绿色制备参数,并在最佳制备条件下,绿色合成了SP@NZⅥ材料,以扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对制备材料进行了结构表征,同时应用该材料于水中Cr(Ⅵ)的去除研究,对包括吸附的影响因素(SP@NZⅥ的投加量、初始p H和温度)、吸附动力学、吸附等温模型等进行探讨,优化吸附影响因素,初步分析了SP@NZⅥ去除Cr(Ⅵ)的作用机制。得到以下结论:(1)通过研究制备条件单因素对SP@NZⅥ去除Cr(Ⅵ)效果的影响,可知:随着贝壳粉热解温度的升高,SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除率随之增大,当温度高于500℃,Cr(Ⅵ)去除率随之减小;贝壳粉粒径越小,其合成的SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除率越大;随着贝壳粉与纳米铁的质量比逐渐增大,其去除率也呈现先增大后减小的趋势,质量比为4∶1时,去除率达到最大。(2)通过对SP@NZⅥ的制备条件进行响应面法优化,得出最佳制备条件为:SP/NZⅥ质量比3.43,贝壳粉热解温度517℃,粒径为210目。以SEM、FTIR和XRD对优化条件下制备的贝壳粉和SP@NZⅥ进行结构表征,结果表明:热解后的贝壳粉结构呈现疏松多孔状结构,苦丁茶提取液可以将Fe2+成功还原为粒径32~79 nm的纳米零价铁颗粒(NZⅥ),并均匀分布于贝壳粉表面,有效降低了NZⅥ团聚度,同时NZⅥ在空气中的抗氧化能力有所增强。(3)将等质量的SP@NZⅥ复合材料、贝壳粉(SP)以及物理混合物(SP+NZⅥ)同时加入相同的Cr(Ⅵ)溶液中,对比Cr(Ⅵ)去除性能,结果表明:SP@NZⅥ对水中Cr(Ⅵ)的去除率高达92.35%,SP的去除率仅为11.99%,物理混合物最大去除率仅为65.06%,相比未负载的混合物,SP@NZⅥ去除率提高了53.47%,表明利用SP负载NZⅥ,可以有效提高其吸附性能,同时SP对Cr(Ⅵ)的去除也起到了一定的作用,因此可推断SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除具有两种材料的协同效应。(4)以SP@NZⅥ为吸附剂,探讨了吸附条件对吸附效果的影响,吸附条件包括吸附剂用量、p H、温度,结果表明:在一定的参数范围内,随着吸附剂用量的增大、p H的减小和温度的升高,Cr(Ⅵ)的去除率也随之增大。通过正交试验,求得最佳吸附条件为:SP@NZⅥ的投加量为3.0 g/L,溶液p H 2.0,吸附温度为45℃。(5)通过探究SP@NZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)的吸附等温模型,发现吸附过程对Langmuir模型的拟合效果最好;通过准1级和准2级动力学分析,吸附过程符合准2级动力学模型;通过XPS表征,揭示了SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)去除主要是通过氧化还原反应,属于化学吸附行为为主的作用机制。
其他文献
芒果是一类漆树科(Anacardiaceae)芒果属(Mangifera indica L.)植物,广泛种植在热带,亚热带以及地中海地区。目前,全国有超过1 000个芒果品种,在约370万公顷的土地上种植。而芒果加工过程中会产生大量废弃的果皮,造成了周边环境的极大污染。因而提高芒果果皮的利用率,增加其附加值就显得尤为重要。本研究对各地不同品种的芒果皮果胶进行了研究。首先通过响应面优化超声波辅助酸法
阅读,作为英语学习最重要的技能之一,不仅是语言输入的重要方式而且是评价语言综合运用能力的重要指标。然而,现阶段初中生的英语阅读现状却不尽人意。学生不仅在积累词汇方面有很大困难,而且传统的英语阅读教学模式未能充分地调动学生的背景知识,激发学生的英语阅读兴趣。所以,为了解决当前英语阅读课的问题,本研究旨在把窄式阅读运用在英语阅读教学中。窄式阅读指的是“阅读同一体裁、同一主题或者同一作者的作品”(Cho
水稻(Oryza sativa L.)作为重要的粮食作物,是世界上一半人口赖以生存的主要食物来源,也是重要的蛋白质来源。相较于其他的植物蛋白,水稻种子的贮藏蛋白是难得的优质蛋白。一般认为,蛋白质粗含量与稻米的食味等品质性状呈负相关关系,成为制约稻米蛋白质品质改良的主要矛盾。但是,稻米蛋白质的含量、组成、积累形态与稻米品质的关系一直未有直接的证据。本研究从100多个水稻品种中,根据其外观、水稻种子蛋
灰毡毛忍冬Lonicera macranthoides Hand.-Mazz.来源于忍冬科,为中药材山银花主要来源之一,上世纪发现并进行广泛引种栽培的自然突变无性系湘蕾灰毡毛忍冬品种相对常规品种具
近年来,人们在对富硒土壤资源开发利用的同时,也发现富硒土壤存在一定的重金属伴生效应。因此,认清富硒土壤重金属污染的规律及影响因素,对富硒土壤重金属污染风险的防控十分关键,也是富硒土壤开发利用过程中必须面对的热点问题。土壤腐殖质因具有大量的活性含氧官能团,决定了其各组分能与重金属之间发生相互吸附、络合等一系列复杂的作用,从而使重金属在土壤-蔬菜中的转运过程受到影响。另外,腐殖质可以作为土壤中的有机硒
第五代移动通信在速率、容量、时延上都提出新的要求,是未来无线通信行业的主要方向。为此5G通信系统需要增加频谱利用率,扩展频谱带宽。影响无线通信系统通信质量的因素有很
民国时期档案思想的变化和档案意识的加强,是我国档案学产生和发展的内在动力。此后国内学者逐步开始将档案学作为独立学科进行深入研究,并产生了丰硕的研究成果。这些研究成果主要以专著和论文的形式呈现。相比于专著,这些发表在期刊上的档案学论文较为分散,不成体系,难以检索。因此,目前国内学者主要以民国时期档案学专著为第一手资料进行相关研究。然而,期刊“短、平、快”的信息储存和传播功能,使得民国时期档案学的研究
支链脂肪酸(Branched-Chain Fatty Acids,BCFAs)是一类碳链骨架上带有一个或者多个支链的脂肪酸,是母乳脂中微量脂肪酸的主要成分。BCFAs也是婴幼儿出生前肠道内的重要营养物
对于高校而言,图书馆作为信息资源的中心,在全校的教学和科研过程中发挥着不可替代的作用。在移动网络发展的大背景下,各大高校开始投入大量资金用于本校图书馆的移动服务建
全面抗战时期,中国共产党始终坚持自力更生与争取外外部援助相结合的思想,并将此当作指导抗战的基本方针之一。自从抗日战争爆发以后,中国共产党就深刻且清醒的认识到中国的抗战是需要外部援助,广泛争取各方援助是获得抗战胜利的重要物质保障。中国人民取得全面抗战的胜利抗击日本帝国主义侵略者的民族解放战争,得到国际社会及海外华侨的广泛援助和支持,这是中国抗战能够获胜的重要原因之一。另一方面,在争取国际援助的同时,