本文關(guān)鍵詞：負(fù)載納米零價(jià)鐵復(fù)合材料的制備及去除砷的研究

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【摘要】：砷是一種對人體危害極大的污染物,在自然水體中主要以三價(jià)的亞砷酸鹽和五價(jià)的砷酸鹽兩種形態(tài)存在。在去除砷的眾多方法中,納米零價(jià)鐵去除是一種比較常用的方法,這主要由于納米零價(jià)鐵具有高比表面積、高活性等特點(diǎn)。但是,納米零價(jià)鐵尺寸小、活性高,難以保存,很難用常規(guī)方法回收,從而造成二次污染。為了解決上述問題,本文選取棉花碳化纖維及殼聚糖作為納米零價(jià)鐵的負(fù)載基體,解決了納米零價(jià)鐵難以回收的缺點(diǎn),制備負(fù)載納米零價(jià)鐵的復(fù)合材料,并研究其對水中砷的去除。其主要結(jié)果包括以下幾個(gè)方面：1、將棉花高溫退火后得到碳化纖維,并利用殼聚糖作為膠黏劑在其表面負(fù)載納米零價(jià)鐵,從而得到納米零價(jià)鐵／碳化纖維復(fù)合材料,并用于去除水中的砷。通過棉花的熱重和紅外光譜分析可知：棉花從400℃開始碳化,隨著碳化溫度升高碳化纖維表面的官能團(tuán)越來越少,因此,棉花的最佳碳化溫度為400℃。對比添加不同鐵鹽含量(2%、3%、4%)所合成的納米零價(jià)鐵／碳化纖維復(fù)合材料對As(Ⅲ)和As(V)的吸附性能可知,添加鐵鹽含量為3%時(shí),復(fù)合材料對砷的吸附性能最佳；通過掃描電子顯微鏡和EDS能譜及X射線衍射分析發(fā)現(xiàn),棉花在400℃下退火后所得到的碳化纖維仍然保持完整的纖維形貌,且復(fù)合材料樣品表面粘附了一層納米零價(jià)鐵顆粒；通過納米零價(jià)鐵／碳化纖維對砷吸附的研究發(fā)現(xiàn),納米零價(jià)鐵／碳化纖維復(fù)合材料在較大pH范圍內(nèi)(pH 4.0-7.0)具有穩(wěn)定的吸附性能,對As(Ⅲ)和As(V)的最大吸附量分別為29.1 mg g-1和25.6 mg g-1,并且具有較大的吸附速率。2、通過冷凍干燥法合成了蜂巢狀多孔的納米零價(jià)鐵／殼聚糖復(fù)合材料。對在不同條件下所合成材料的機(jī)械性能和吸附性能研究發(fā)現(xiàn),納米零價(jià)鐵與殼聚糖最佳配比為2：5,最佳冷凍溫度為-80℃。從掃描電子顯微鏡圖片可以看出,納米零價(jià)鐵／殼聚糖復(fù)合材料是由許多等厚度的殼聚糖片等間距堆積而成,表面呈現(xiàn)均勻的微孔。通過等溫吸附曲線分析可知,納米零價(jià)鐵／殼聚糖復(fù)合材料對As(Ⅲ)和As(V)的最大吸附量分別達(dá)到114.9 mg g-1和86.87 mg g-1,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)中納米零價(jià)鐵／殼聚糖復(fù)合材料對As(Ⅲ)和As(V)的最大吸附量。通過吸附動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),納米零價(jià)鐵／殼聚糖復(fù)合材料對As(Ⅲ)和As(V)具有較大的吸附速率,在120 min以內(nèi)均達(dá)到吸附平衡。此外,納米零價(jià)鐵/殼聚糖復(fù)合材料在pH為3.0-7.0的范圍內(nèi)對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有穩(wěn)定的吸附性能,同時(shí)表現(xiàn)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的去除行為。多孔結(jié)構(gòu)的納米零價(jià)鐵/殼聚糖復(fù)合材料不僅有利于納米零價(jià)鐵與砷接觸,而且納米零價(jià)鐵在還原砷過程中釋放的鐵離子被復(fù)合材料中的殼聚糖絡(luò)合,避免了鐵離子的二次污染。
【關(guān)鍵詞】：納米零價(jià)鐵 殼聚糖 砷 棉花 碳化纖維
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 砷的污染9-10
• 1.2 納米零價(jià)鐵去除水中砷的研究10-15
• 1.2.1 納米零價(jià)鐵10-11
• 1.2.2 納米零價(jià)鐵的制備11-12
• 1.2.3 納米零價(jià)鐵的表面修飾及改性12-13
• 1.2.4 納米零價(jià)鐵去除砷的機(jī)理13-14
• 1.2.5 納米零價(jià)鐵的毒性14-15
• 1.3 負(fù)載納米零價(jià)鐵的大尺寸復(fù)合材料15-17
• 1.3.1 負(fù)載納米零價(jià)鐵的薄膜狀材料15-16
• 1.3.2 負(fù)載納米零價(jià)鐵的微球狀材料16-17
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 納米零價(jià)鐵/碳化纖維對砷的去除19-33
• 2.1 前言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)19-21
• 2.2.1 試劑與儀器19-20
• 2.2.2 材料制備20
• 2.2.3 吸附實(shí)驗(yàn)20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果21-30
• 2.3.1 納米零價(jià)鐵/碳化纖維復(fù)合材料的制備21-22
• 2.3.2 材料表征22-24
• 2.3.3 pH對納米零價(jià)鐵/碳化纖維復(fù)合材料吸附砷性能的影響24-25
• 2.3.4 納米零價(jià)鐵/碳化纖維復(fù)合材料對砷的吸附等溫線25-27
• 2.3.5 納米零價(jià)鐵/碳化纖維復(fù)合材料吸附砷的動力學(xué)27-29
• 2.3.6 反應(yīng)機(jī)理29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-33
• 第三章 納米零價(jià)鐵/殼聚糖對砷的去除33-53
• 3.1 前言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)34-37
• 3.2.1 試劑34
• 3.2.2 材料制備34-35
• 3.2.3 材料表征35
• 3.2.4 吸附實(shí)驗(yàn)35-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果37-50
• 3.3.1 納米零價(jià)鐵/殼聚糖復(fù)合材料的制備37-38
• 3.3.2 納米零價(jià)鐵/殼聚糖復(fù)合材料的表征38-42
• 3.3.3 動力學(xué)吸附42-45
• 3.3.4 等溫吸附45-46
• 3.3.5 pH影響以及鐵離子的釋放46-49
• 3.3.6 吸附機(jī)理49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-53
• 第四章 總結(jié)與展望53-55
• 4.1 總結(jié)53-54
• 4.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-71
• 致謝71-73
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果73

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