本文關(guān)鍵詞：果膠負(fù)載納米零價(jià)鐵去除水中六價(jià)鉻的研究　出處：《太原理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來，隨著含鉻工業(yè)的發(fā)展，含鉻廢水的污染問題日益嚴(yán)重。采用納米零價(jià)鐵(Fe0)顆粒還原去除水體中六價(jià)鉻(Cr(VI))的技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注和研究。納米零價(jià)鐵具有比表面積大、還原性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，由此卻又導(dǎo)致其易氧化、容易團(tuán)聚從而使得反應(yīng)活性降低。研究發(fā)現(xiàn)，在制備納米零價(jià)鐵顆粒的過程中加入穩(wěn)定劑可以有效阻止納米零價(jià)鐵顆粒之間的團(tuán)聚，提高納米零價(jià)鐵去除Cr(VI)的反應(yīng)效率。 本文研究了以果膠作為穩(wěn)定劑，負(fù)載于納米零價(jià)鐵顆粒表面，去除水中六價(jià)鉻的反應(yīng)機(jī)理和運(yùn)行條件。通過XRD和TEM表征驗(yàn)證了果膠作為納米零價(jià)鐵穩(wěn)定劑的可行性。并采用動(dòng)力學(xué)模型對(duì)果膠負(fù)載納米零價(jià)鐵顆粒去除Cr(VI)的效果進(jìn)行了擬合。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： （1）由于納米零價(jià)鐵還原去除水中Cr(VI)時(shí)，二者的反應(yīng)主要發(fā)生在納米零價(jià)鐵顆粒的表面，因而納米零價(jià)鐵顆粒的粒徑越小，比表面積越大，納米零價(jià)鐵與Cr(VI)的接觸機(jī)會(huì)則越大，從而越有利于對(duì)Cr(VI)的去除。當(dāng)制備過程中加入負(fù)載劑果膠后，會(huì)使納米零價(jià)鐵顆粒之間的空間位阻效應(yīng)及靜電斥力增強(qiáng)，分散效果更好，顆粒之間團(tuán)聚困難。除此之外，當(dāng)利用制得的顆粒處理六價(jià)鉻時(shí)，果膠的存在還可以有效阻止納米零價(jià)鐵顆粒與溶液中其它物質(zhì)，如溶解氧和水的反應(yīng)，保持納米零價(jià)鐵的高還原性，提高去除率。研究發(fā)現(xiàn)在此實(shí)驗(yàn)條件下，最適宜的果膠：Fe0=5：1。 （2）果膠-Fe0顆粒對(duì)Cr(VI)還原去除率的影響因素主要有：果膠投加量、果膠負(fù)載后的納米零價(jià)鐵投加量、Cr(VI)的初始濃度、溶液初始pH值、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度以及Ca2+離子濃度。實(shí)驗(yàn)表明，Cr(VI)的去除率隨果膠負(fù)載納米零價(jià)鐵投加量和溫度的增加而升高，隨Cr(VI)溶液初始濃度、pH和Ca2+離子濃度升高而降低。在20mg/L的Cr(VI)溶液中加入0.12g/L的果膠負(fù)載后的納米零價(jià)鐵，初始pH為5.5，振蕩速度為200rpm，溫度為25℃的條件下，經(jīng)過60min振蕩反應(yīng)后Cr(VI)的去除率為98.3%。 （3）果膠-Fe0體系還原去除Cr(VI)反應(yīng)符合擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。表觀速率常數(shù)kobs與果膠-Fe0投加量成指數(shù)遞增的關(guān)系，與初始pH成指數(shù)遞減的關(guān)系。隨著果膠負(fù)載后的納米零價(jià)鐵投加量的增加、反應(yīng)溫度的升高，，反應(yīng)速率逐漸增大；隨著溶液中Cr(VI)初始濃度的增加、pH值的升高，反應(yīng)速率逐漸降低。在本實(shí)驗(yàn)條件下，通過阿累尼烏斯方程計(jì)算可求得表觀活化能和指前因子，分別為E=29.7KJ/mol，k0=1991.6min-1。 （4）納米零價(jià)鐵還原去除Cr(VI)可能的反應(yīng)機(jī)理包括2個(gè)方面：Fe0能夠通過電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的H原子和Fe(II)。一方面，F(xiàn)e0和Fe(II)與Cr(VI)直接發(fā)生還原反應(yīng)；另一方面，H原子也可以和Cr(VI)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物分別為Cr(III)和Fe(III)，Cr(III)和Fe(III)生成沉淀而使Cr(VI)得以去除。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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