隨著產(chǎn)業(yè)快速升級所帶來的新一輪工業(yè)革命及科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展,污水重金屬離子的處理問題逐漸凸顯,尤其是排放不當(dāng)引發(fā)水資源危機(jī)。鐵基非晶合金近些年被發(fā)現(xiàn)是一種化學(xué)活性高、催化能力強(qiáng)的新型污水處理材料,本文致力于探索鐵基非晶對兩種毒性較強(qiáng)的Cr（VI）和Cd（II）離子去除效率,分別采用成分為Fe₇₈Si₉B₁₃的非晶條帶、霧化粉末和300目還原性鐵粉進(jìn)行對比去除實驗,選出效率最優(yōu)者進(jìn)行材料表征并分析不同環(huán)境因素對去除率的影響。這對污水處理新材料的革新突破以及Fe-Si-B系非晶合金在重金屬離子去除領(lǐng)域的推廣和理論依據(jù)的奠定具有重要意義。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)300目還原性鐵粉、Fe₇₈Si₉B₁₃非晶條帶和霧化粉末去除K₂Cr₂O₇中Cr（VI）的途徑和反應(yīng)機(jī)制幾乎相同,均為Fe⁰中自由電子對Cr（VI）傳送為主的氧化還原反應(yīng)生成了Fe、Fe₂O

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)NMS-DRXII真空電弧熔(b)爐內(nèi)水冷坩堝

碩士學(xué)位論文173.2Fe-Si-B非晶合金的結(jié)構(gòu)表征本實驗選用三元高純單質(zhì)的鐵、硅、硼（純度為99.99wt.%）作為原料進(jìn)行配置，在NMS-DRXII真空電弧熔煉的作用下形成母合金錠，然后利用WKMS-Ⅰ甩帶機(jī)進(jìn)行單輥旋淬制得厚度為30μm左右的條帶，還原性鐵粉（純度99.99wt％）和Fe78Si9B13非晶態(tài)霧化粉末從天津化學(xué)試劑研究所購得。在實驗之前需要對所制備的非晶條帶進(jìn)行熱力學(xué)性能分析來確定晶化時的退火溫度，圖3.1是Fe78Si9B13非晶合金的差示掃描量熱（DSC）曲線，從圖中可以看到僅有一個初晶的析出放熱峰且從600至750K這一區(qū)間無放熱現(xiàn)象，說明合金具有良好的熱穩(wěn)定性，該圖對應(yīng)的晶化起始溫度為TX=758K，遠(yuǎn)高于實驗環(huán)境下的溫度要求(25℃~45℃)，保證了去除材料在實驗條件下不被晶化。圖3.1Fe78Si9B13非晶合金條帶的DSC圖圖3.2所示是三種去除材料在反應(yīng)前的XRD衍射圖譜，從圖像中可以看出300目還原性鐵粉顯現(xiàn)出尖銳的物相單一的衍射峰，通過對比標(biāo)定衍射卡片確定出峰值所顯現(xiàn)出的物質(zhì)均為α-Fe。而與此相對應(yīng)的Fe78Si9B13非晶態(tài)條帶和霧化粉末則出現(xiàn)明顯散漫的衍射峰且所對應(yīng)的角度范圍均在40~50°之間，說明二者的微觀結(jié)構(gòu)基本相同。由于去除反應(yīng)中的氧化還原和吸附都發(fā)生在條帶和非晶態(tài)霧化粉末的表面，故對Fe-Si-B非晶條帶及其粉末進(jìn)行SEM和TEM形貌表征分析。

Fe-Si-B非晶態(tài)霧化粉末去除污水中Cr(VI)和Cd(II)的性能研究18圖3.2三種去除材料的XRD圖譜圖3.3(a)顯示的是還原性鐵粉的SEM圖像，從圖中可以看出顆粒的分布比較均勻，一部分粒徑的尺寸在2μm左右，而另一部分為4μm左右，宏觀形貌上形狀較為規(guī)整，這避免了去除反應(yīng)進(jìn)行時局部效應(yīng)的影響，粗糙的顆粒表面增大了固—液接觸面積，加快了反應(yīng)速率；圖3.3(b)是Fe-Si-B非晶條帶基體的TEM表面形貌，從中可以看出條帶結(jié)構(gòu)單一圖3.3：(a)還原性鐵粉；(b)Fe-Si-B非晶條帶TEM形貌和SAED花樣插圖；(d)Fe-Si-B非晶條帶SEM微觀形貌20406080100強(qiáng)度(a.u.)2(度)300目還原性鐵粉FeFe78Si9B13非晶條帶Fe78Si9B13非晶態(tài)霧化粉末

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Fe78Si9B13非晶合金還原水中Cu（Ⅱ）的性能研究[J]. 李金祺,袁子洲,張香云,鐘雄雄,余波.  特種鑄造及有色合金. 2019(03)
[2]納米零價鐵去除水中六價鉻的研究[J]. 張永祥,馬曉敏.  應(yīng)用化工. 2018(08)
[3]納米零價鐵與重金屬的反應(yīng):“核-殼”結(jié)構(gòu)在重金屬去除中的作用[J]. 黃瀟月,王偉,凌嵐,張偉賢.  化學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[4]鐵基軟磁非晶合金和塊狀金屬玻璃的研究進(jìn)展[J]. 韓燁,朱勝利,井上明久.  功能材料. 2016(03)
[5]水葫蘆對水溶液中Cu2+和Pb2+的吸附研究[J]. 周曉勇,田亞運,張舉斌.  水處理技術(shù). 2015(02)
[6]我國海上低滲油氣田開發(fā)鉆完井技術(shù)研究[J]. 彭成勇,劉書杰,曹硯鋒.  重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(03)
[7]納米零價鐵顆粒去除水中重金屬的研究進(jìn)展[J]. 李鈺婷,張亞雷,代朝猛,張偉賢.  環(huán)境化學(xué). 2012(09)
[8]環(huán)境重金屬污染的危害與修復(fù)[J]. 陳程,陳明.  環(huán)境保護(hù). 2010(03)
[9]pH值對零價鐵還原降解模擬地下水中硝基苯的影響[J]. 呂國曉,尹軍,劉蕾,周璇,武海霞.  環(huán)境化學(xué). 2009(03)
[10]電滲析法處理丙烯腈廢水的研究[J]. 楊浩,張新勝,王偉,袁渭康.  工業(yè)水處理. 2008(12)

碩士論文
[1]Fe-Si-B系非晶合金表面微納米化與催化性能的研究[D]. 倪兵瑩.長春工業(yè)大學(xué) 2017
[2]改性活性炭吸附飲用水中重金屬的研究[D]. 馮子妍.清華大學(xué) 2014
[3]南海深海細(xì)菌Pseudoalteromonas sp. CF10-13對六價鉻去除特性和機(jī)理研究[D]. 王雪艷.山東大學(xué) 2014



本文編號：3417663