本文關(guān)鍵詞：生物炭包覆納米零價鐵去除水中硒的研究

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【摘要】：隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,水體中的硒污染現(xiàn)象越來越普遍。能將含硒量高的廢水進行資源化再利用對緩解目前面臨的水資源短缺問題具有重要的現(xiàn)實意義。在生物質(zhì)熱解過程中加入過渡金屬離子(如鐵、鎳等)可提高生物燃料的品質(zhì)。而且過程中可產(chǎn)生生物炭與金屬納米離子的復(fù)合物。通過這種一步熱解合成的方法制備生物炭包覆的納米零價鐵用于環(huán)境修復(fù)具有巨大的應(yīng)用潛力。研究中通過在低氧條件下高溫熱解Fe(Ⅲ)浸漬的木屑粉末,一步合成了生物炭包覆的納米零價鐵(BC-nZVI),通過SEM、TEM和XRD表征發(fā)現(xiàn)納米零價鐵被成功包覆于生物炭中,抑制了其在空氣中的氧化,其粒徑在幾十到幾百納米之間。研究首先考察了BC-nZVI在有氧環(huán)境中對Se(Ⅳ)的去除能力。研究發(fā)現(xiàn)BC-nZVI在高離子強度和較高干擾離子(NO_3~-和SO_4~(2-))濃度時對Se(Ⅳ)的去除也能達到80%左右。通過研究緩沖劑及反應(yīng)液p H值對BC-nZVI去除Se(Ⅳ)的影響發(fā)現(xiàn),生物炭載體能減緩堿性條件對納米零價鐵活性的抑制作用,使得BC-nZVI在堿性條件下對水中Se(Ⅳ)的去除也能有很好的效果。通過研究EDTA和鄰菲羅啉對反應(yīng)的影響及對反應(yīng)后材料進行表征發(fā)現(xiàn),BC-nZVI對Se(Ⅳ)的去除是一個吸附與還原相結(jié)合的過程。研究然后考察了BC-nZVI在厭氧環(huán)境中對Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)的去除能力和機理。研究發(fā)現(xiàn)在厭氧環(huán)境下,BC-nZVI對Se(Ⅵ)的去除能力稍弱,但總的來說在中性到堿性環(huán)境中對Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)都有很好的效果。結(jié)合動力學(xué)擬合和機理研究發(fā)現(xiàn),Se(Ⅳ)可快速擴散并通過邊界層到達BC-nZVI表面(膜擴散),然后被吸附和還原。而Se(Ⅵ)的去除速率被其在邊界層內(nèi)的傳質(zhì)即膜擴散速率所限制,當其穿過邊界層到達BC-nZVI的表面,Se(Ⅵ)就能夠與表面Fe2+(Fesuf2+)反應(yīng)而被還原為Se(Ⅳ),然后立即被吸附。
【關(guān)鍵詞】：生物炭 納米零價鐵 四價硒 六價硒 地表水 地下水
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 硒污染概況9-11
• 1.1.1 硒的形態(tài)與毒性9-10
• 1.1.2 硒的生物地球化學(xué)循環(huán)與水環(huán)境中的硒10-11
• 1.2 水中硒污染去除方法研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 物理方法11-14
• 1.2.2 化學(xué)方法14
• 1.2.3 生物方法14-16
• 1.3 零價鐵除污研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 零價鐵除污染技術(shù)存在的缺陷17
• 1.3.2 納米級零價鐵優(yōu)勢與缺陷17-19
• 1.4 生物炭及其功能化19-22
• 1.4.1 生物炭的起源與定義19-20
• 1.4.2 生物炭的合成與功能化20-22
• 1.5 本研究的目的和意義22-24
• 第2章 BC-NZVI的制備及表征24-29
• 2.1 前言24
• 2.2 實驗材料與方法24-25
• 2.2.1 試劑與設(shè)備24-25
• 2.2.2 材料制備與表征25
• 2.3 結(jié)果與討論25-28
• 2.3.1 XRD表征25-26
• 2.3.2 SEM表征26
• 2.3.3 TEM表征26-28
• 2.4 小結(jié)28-29
• 第3章 BC-nZVI有氧去除Se(Ⅳ)的研究29-38
• 3.1 前言29
• 3.2 實驗材料和方法29-31
• 3.2.1 試劑與設(shè)備29-30
• 3.2.2 實驗方法30
• 3.2.3 Se(Ⅳ)的測量30-31
• 3.3 結(jié)果和討論31-36
• 3.3.1 pH值的影響31
• 3.3.2 離子強度影響31-32
• 3.3.3 BC-nZVI投加量的影響32-33
• 3.3.4 硒初始濃度影響33-34
• 3.3.5 共存離子的影響34
• 3.3.6 EDTA和鄰菲羅啉的影響34-35
• 3.3.7 反應(yīng)后材料表征35-36
• 3.4 小結(jié)36-38
• 第4章 BC-nZVI厭氧去除Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的研究38-49
• 4.1 前言38
• 4.2 材料及方法38-40
• 4.2.1 試劑及設(shè)備38-39
• 4.2.2 分析方法39
• 4.2.3 批次試驗39
• 4.2.4 機理分析39-40
• 4.3 結(jié)果與討論40-48
• 4.3.1 BC-nZVI投加量的影響40
• 4.3.2 硒初始濃度的影響40-41
• 4.3.3 動力學(xué)擬合41-43
• 4.3.4 反應(yīng)液pH的影響43-44
• 4.3.5 反應(yīng)液中鐵的測定44-46
• 4.3.6 XRD表征46-47
• 4.3.7 XPS表征47-48
• 4.4 小結(jié)48-49
• 結(jié)論49-50
• 參考文獻50-55
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄55-56
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間申請的國家發(fā)明專利56-57
• 附錄C 攻讀學(xué)位期間參與的研究課題57-58
• 致謝58

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