【摘要】：近年來,納米零價鐵因其具有較大的比表面積和較高的反應(yīng)活性而被廣泛應(yīng)用于廢水治理中。但它也存在易團聚、氧化、不穩(wěn)定的缺陷,針對此本論文采取摻雜另一種金屬催化劑銅、負載二氧化硅兩種方法對納米鐵進行了改性。采用液相化學(xué)還原法制備了納米鐵(NZVI)、納米鐵銅雙金屬(Fe/Cu)以及二氧化硅負載的納米鐵(SiO_2/NZVI),對其進行了掃描電鏡、X射線衍射表征,并將其分別用于處理模擬硝酸鹽廢水和四環(huán)素廢水。對比了改性的NZVI與NZVI對廢水的處理效果,通過批量試驗系統(tǒng)地研究了投加量、負載比、溶液初始濃度等對廢水處理效果的影響。另外還對反應(yīng)過程中的產(chǎn)物、機理、動力學(xué)進行了研究。得出如下結(jié)論:(1)納米Fe/Cu雙金屬較NZVI,顆粒更分散,比表面積更大,減緩了氧化。(2)納米Fe/Cu雙金屬的反應(yīng)活性遠高于NZVI。硝態(tài)氮的去除率隨投加量的增加而升高,隨硝態(tài)氮初始濃度的增加而降低,在Cu負載量為5%時,去除效果最好。當納米Fe/Cu雙金屬的投加量為1.5g/L、Cu負載量為5%、硝酸鹽氮濃度為100mg/L時,其對硝態(tài)氮的去除率在60min即可達到98%以上。(3)隨著反應(yīng)的不斷進行,硝態(tài)氮濃度持續(xù)降低;亞硝態(tài)氮濃度先升高后降低,其是作為中間副產(chǎn)物存在的;氨氮濃度一直升高,反應(yīng)最終產(chǎn)物79.4%為氨氮;總氮呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢,最終總氮減少了15.5%,造成總氮減少的原因可能是氮氣的產(chǎn)生或氨氣的轉(zhuǎn)化。(4)納米Fe/Cu雙金屬與硝酸鹽的反應(yīng)是一個氧化還原與吸附作用共存的過程。反應(yīng)過程為一個連續(xù)的分步反應(yīng),即NO_3~--N→NO_2~--N→NH_4~+-N。且反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)。(1)納米SiO_2/NZVI與NZVI相比,顆粒更分散,比表面積更大,減緩了氧化。(2)納米SiO_2/NZVI的活性明顯高于NZVI。四環(huán)素的降解率隨投加量、反應(yīng)溫度的增大而升高,隨四環(huán)素初始濃度的增加而降低,SiO_2:NZVI=1:2時效果最好,降解效果在酸性和中性條件下較堿性條件下好。當納米SiO_2/NZVI的投加量為1.5g/L、SiO_2:NZVI=1:2、四環(huán)素溶液初始濃度為100mg/L、pH=6、溫度為25℃時,其對四環(huán)素的降解率在反應(yīng)60min時達到94%左右。(3)NZVI-TC體系的反應(yīng)產(chǎn)物主要是由四環(huán)素脫去羥基、羰基、銨根等官能團所得的。而四環(huán)素的四環(huán)結(jié)構(gòu)還在,只是破壞了其支鏈上的官能團。反應(yīng)過程中,四環(huán)素先要吸附到其表面,然后在其表面活性位點上面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TB33
【圖文】：

1-氮氣瓶 2-電動攪拌器 3-三口燒瓶 4-溶液加入圖 2.1 實驗反應(yīng)裝置Figure 2.1 Experimental reaction device金屬的制備金屬的制備采用分步液相化學(xué)還原法[79]。將 2.2.1脫氧去離子水，配成納米鐵的懸液，超聲分散 1將 100mL 的不同濃度的 CuSO4·5H2O 溶液（負載鐵懸液中，待滴加完畢后繼續(xù)通 N2攪拌 5min，使得納米鐵銅雙金屬粒子（Fe/Cu）。e2++ Cu0同上述 2.2.1 中納米鐵的洗滌、干燥、保存方法一載納米鐵的制備

章將對制備的 NZVI、納米 Fe/Cu 雙金屬顆粒進行 SEM、XRD 表征，并將酸鹽廢水。實驗所用硝酸鹽模擬廢水是用 KNO3配制而成的，去除硝酸鹽、室溫、不調(diào)節(jié) pH、振蕩的條件下進行。對兩者去除硝酸鹽的效果進行對實驗研究投加量、Cu 的負載量以及初始硝酸鹽氮濃度對納米 Fe/Cu 雙金的影響。對反應(yīng)過程中的產(chǎn)物、機理、動力學(xué)進行研究。料表征結(jié)果EM 表征結(jié)果ZVI 和納米 Fe/Cu 雙金屬的 SEM 表征結(jié)果見圖 3.1。納米鐵粒子呈球形，聚集。由于本身的磁性以及表面張力的作用存在一定的團聚�？擅黠@看出雙金屬結(jié)構(gòu)中，有羽毛狀的單質(zhì)銅負載到納米鐵表面。粒徑小于 100nm，，且表面凸凹不平，深淺不一，這樣有利于增加顆粒的比表面積。

第三章 納米鐵銅雙金屬去除硝酸鹽的研究附到納米 Fe/Cu 雙金屬的表面，之后在其反應(yīng)活性位點上發(fā)生反應(yīng)。完全以后，仍然還有亞硝態(tài)氮存在，充分說明反應(yīng)過程為一個連續(xù)的N→NO2--N→NH4+-N。并且由硝態(tài)氮到亞硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化較快，由亞硝相對較慢，這與康海彥[89]等人的研究結(jié)果一致。反應(yīng)機理圖見圖 3可知，納米 Fe/Cu 雙金屬明顯改善了納米鐵的反應(yīng)活性，但是其對很大的提高。

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本文編號：2762875