發(fā)布時(shí)間：2017-11-23 13:18

  本文關(guān)鍵詞：納米零價(jià)鐵及改性納米零價(jià)鐵對(duì)砷離子的去除研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,砷污染對(duì)人類社會(huì)的危害越來(lái)越大,水體中的五價(jià)砷和三價(jià)砷直接危害到人類的健康,治理水體的砷污染迫在眉睫。傳統(tǒng)的除砷方法有很多種,但是各有優(yōu)缺點(diǎn),比如零價(jià)鐵就是一種傳統(tǒng)的、優(yōu)良的除砷材料,但這種材料往往難以避免易團(tuán)聚的缺點(diǎn),導(dǎo)致除砷效率不甚理想。本文利用液相法自主合成了一種納米級(jí)別的零價(jià)鐵材料nZVI,利用羥基磷灰石和硅藻土作為分散載體對(duì)nZVI進(jìn)行了改性,合成了H-nZVI和D-nZVI。通過(guò)粉末X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紅外光譜和比表面測(cè)試等手段對(duì)合成產(chǎn)物的相組成、形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征分析,結(jié)果顯示對(duì)納米零價(jià)鐵的改性達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),其分散性大大增加。本文配置了五價(jià)砷和三價(jià)砷水溶液,用nZVI、H-nZVI和D-nZVI對(duì)其進(jìn)行除砷處理,對(duì)比了三者的除砷效果,探究了投加量、砷初始濃度、反應(yīng)時(shí)間、pH、溫度等因素對(duì)吸附效率的影響,并研究了三種材料除砷的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。同時(shí),利用H-nZVI和D-nZVI對(duì)陽(yáng)宗海砷污染水進(jìn)行了處理,使其達(dá)到了飲用水標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果表明：三種材料對(duì)五價(jià)砷的去除率都高于三價(jià)砷,去除效果D-nZVI H-nZVInZVI。在室溫25℃下,對(duì)于含1 mg/L的五價(jià)砷溶液,三種材料去除砷的最佳條件為：投加量0.876 g/L,反應(yīng)時(shí)間30min,最佳pH3～8, nZVI、H-nZVI以及D-nZVI對(duì)五價(jià)砷的去除率分別可達(dá)92.3%,97%和98.3%。增加投加量可使吸附率增加至94.3%,99.3%和99.9%;對(duì)于1 mg/L的三價(jià)砷而言,三種材料去除砷的最佳條件為：投加量0.675 g/L,反應(yīng)時(shí)間50 min,最佳pH3～8,nZVI、H-nZVI、 D-nZVI對(duì)三價(jià)砷的去除率分別可達(dá)88.3%、91.8%和94.3%。溫度升高,nZVI和H-nZVI對(duì)砷離子的去除效率增加,即為吸熱反應(yīng)；而D-nZVI對(duì)砷的去除率則下降,為放熱反應(yīng)。通過(guò)熱力學(xué)研究和動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：三種材料除砷的反應(yīng)均為自發(fā)、熵增加的反應(yīng),符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。且隨著改性效果和分散性的增加,三種材料的吸附反應(yīng)的焓變值逐漸變小,△HnZVI △HH-nZVI0△HD-nZVI。利用合成的H-nZVI和D-nZVI對(duì)砷濃度為2.06 mg/L的陽(yáng)宗海實(shí)際水樣進(jìn)行了除砷實(shí)驗(yàn),均取得了很好的效果,且D-nZVI的除砷效果略優(yōu)于H-nZVI。通過(guò)調(diào)節(jié)材料的投加量,可將陽(yáng)宗海水樣中的砷濃度降低到國(guó)家一類水標(biāo)準(zhǔn)以下。同時(shí),本文詳細(xì)探討了納米零價(jià)鐵材料除砷的機(jī)理,主要有氧化還原反應(yīng)和吸附共沉淀兩種作用。起主要的作用的是Fe0與砷離子的氧化還原反應(yīng),但隨著納米零價(jià)鐵分散性的提高,吸附共沉淀作用的貢獻(xiàn)逐漸增大,納米零價(jià)鐵除砷效果越好。
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;O647.3

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