淀粉/ZVI-Ni-Cu三金屬復合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能
發(fā)布時間：2021-01-01 20:34
采用液相Na BH4還原法,制備出淀粉負載納米鐵鎳雙金屬（淀粉/ZVI-Ni）和淀粉負載納米鐵鎳銅三金屬復合材料（淀粉/ZVI-Ni-Cu）,并采用XRD、SEM、BET、XRF等儀器對其性能進行表征;進而對比其與納米零價鐵（ZVI）、淀粉負載零價鐵（淀粉/ZVI）對三氯乙烯和氯仿的降解效果及影響淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烴的因素.結果表明:通過雙金屬和三金屬的摻雜,可有效提高復合材料對氯代烴的降解,其降解效能關系為:淀粉/ZVI-Ni-Cu>淀粉/ZVI-Ni/>淀粉/ZVI>ZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金屬復合材料在48 h內可實現(xiàn)氯代烴的完全降解.由于淀粉載體的加入,使得納米金屬材料成功地負載在淀粉上,復合材料的抗氧化性增強了,降解效果也更穩(wěn)定可靠.
【文章來源】：環(huán)境科學學報. 2017年11期 北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
不同材料XＲD譜圖
1－x納米合金的衍射峰．這都說明了淀粉有效的負載和分散了納米金屬．復合材料外觀呈黑色，磁性強．其掃描電鏡結果如圖2所示．由圖可以看出，負載后，淀粉的晶型結構被破壞，光滑的淀粉表面負載著凸凹不平的顆粒，這也證明了金屬成功地負載在淀粉顆粒的表面，從表面顆粒的分布可以看出，淀粉能使納米金屬具有更好的分散性．BET測試結果分析表明:淀粉/ZVI-Ni的比表面積為2．59m2·g－1，淀粉/ZVI-Ni-Cu的比表面積為4．37m2·g－1，由于第3種金屬Cu的摻雜，使得復合材料的比表面增加了1．69倍．圖2SEM圖淀粉(a)、淀粉/ZVI(b)、淀粉/ZVI-Ni(c)、淀粉/ZVI-Ni-Cu(d)Fig．2SEMimagesofstarch(a)，starch/ZVI(b)，starch/ZVI-Ni(c)andstarch/ZVI-Ni-Cu(d)EDS測試結果如圖3所示．由圖可知，淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu這兩種復合材料中均檢測到了所負載的雙金屬或者三金屬．進一步采用X射線熒光光譜儀(XＲF)對復合材料進行半定量分析，測試結果表明:淀粉/ZVI-Ni復合材料鐵鎳質量比為3．80，基本等于制備時鐵鎳質量比的理論值3．82;淀粉/ZVI-Ni-Cu復合材料鐵鎳銅的質量比為3．2∶0．72∶1，接近制備時鐵鎳銅質量比的理論值3．5∶0．92∶1，說明實現(xiàn)了雙金屬和三金屬的成功負載．4080
11期謝蝶等:淀粉/ZVI-Ni-Cu三金屬復合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能圖3淀粉/ZVI-Ni(a)和淀粉/ZVI-Ni-Cu(b)EDS圖Fig．3EDSimagesofstarch/ZVI-Ni(a)andstarch/ZVI-Ni-Cu(b)納米材料的穩(wěn)定性研究，如圖4所示．由圖可以看出，經過1年的儲存，納米零價鐵已經全部被氧化變色，磁性全部消失．而復合材料在淀粉的保護下，淀粉負載可以增加納米鐵的穩(wěn)定性，而且隨著雙金屬和三金屬的摻雜，復合材料的穩(wěn)定性明顯增強，這就說明淀粉負載和金屬摻雜都在一定程度上提高了納米鐵的抗氧化性．圖4納米材料的穩(wěn)定性(儲存時間1年)Fig．4Stabilityofnano-compositesafter1year圖54種材料對氯仿和三氯乙烯的降解(投加量11．25g·L－1)Fig．5DegradationofCHCl3andTCEbyZVI、starch/ZVI、Starch/ZVI-NiandStarch/ZVI-Ni-Cu3．2不同材料對氯代烴的降解ZVI、淀粉/ZVI、淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu4種材料在相同的條件下，對CHCl3和TCE的降解效果，如圖5所示．由圖可知，這4種材料對CHCl3和TCE的降解率由高到低順序依次為:淀粉/ZVI-Ni-Cu＞淀粉/ZVI-Ni＞淀粉/ZVI＞ZVI．零價鐵基復合材料降解有機氯化物，是復合材料的吸附和零價鐵的還原聯(lián)合作用的結果，降解反應主要發(fā)生在金屬表面的活性位點．由于復合材料所用的載體為淀粉，淀粉顆粒屬于微米級，復合材料的比表面積小于一般的納米材料，但添加了淀粉后的復合材料降解效果明顯高于單純的納米鐵，這是因為微米級淀粉能有效地分散納米金屬，不僅可以防止納米晶的聚集，增大了金屬活性位點與污染物的接觸面積，而且由于淀粉本身具有還原作用，能有效地保護零價鐵被氧化，提高了材料的抗氧化性．對比金屬摻雜后復合材料對污染物的降解效果發(fā)現(xiàn)，摻雜金屬鎳的復合材料對CHCl3和TC
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米零價鐵在污染土壤修復中的應用與展望[J]. 高園園,周啟星. 農業(yè)環(huán)境科學學報. 2013(03)
[2]中國69個城市地下水揮發(fā)性鹵代烴污染檢測與特征研究[J]. 高存榮,王俊桃. 地球科學與環(huán)境學報. 2012(01)
[3]歐美地下水有機污染調查評價進展[J]. 劉菲,王蘇明,陳鴻漢. 地質通報. 2010(06)
[4]納米雙金屬體系催化降解有機氯化物研究進展[J]. 羅斯,王曉棟,高樹梅,秦良,季力,楊旭曙,王連生. 環(huán)境科學與技術. 2009(02)
[5]二元金屬體系對水中多氯有機物的催化還原脫氯特性[J]. 全燮,劉會娟,楊鳳林,薛大明,趙雅芝. 中國環(huán)境科學. 1998(04)
碩士論文
[1]納米Ni-Fe雙金屬對三氯乙烯的催化脫氯研究[D]. 劉文娟.北京化工大學 2012
本文編號：2951953
【文章來源】：環(huán)境科學學報. 2017年11期 北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
不同材料XＲD譜圖
1－x納米合金的衍射峰．這都說明了淀粉有效的負載和分散了納米金屬．復合材料外觀呈黑色，磁性強．其掃描電鏡結果如圖2所示．由圖可以看出，負載后，淀粉的晶型結構被破壞，光滑的淀粉表面負載著凸凹不平的顆粒，這也證明了金屬成功地負載在淀粉顆粒的表面，從表面顆粒的分布可以看出，淀粉能使納米金屬具有更好的分散性．BET測試結果分析表明:淀粉/ZVI-Ni的比表面積為2．59m2·g－1，淀粉/ZVI-Ni-Cu的比表面積為4．37m2·g－1，由于第3種金屬Cu的摻雜，使得復合材料的比表面增加了1．69倍．圖2SEM圖淀粉(a)、淀粉/ZVI(b)、淀粉/ZVI-Ni(c)、淀粉/ZVI-Ni-Cu(d)Fig．2SEMimagesofstarch(a)，starch/ZVI(b)，starch/ZVI-Ni(c)andstarch/ZVI-Ni-Cu(d)EDS測試結果如圖3所示．由圖可知，淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu這兩種復合材料中均檢測到了所負載的雙金屬或者三金屬．進一步采用X射線熒光光譜儀(XＲF)對復合材料進行半定量分析，測試結果表明:淀粉/ZVI-Ni復合材料鐵鎳質量比為3．80，基本等于制備時鐵鎳質量比的理論值3．82;淀粉/ZVI-Ni-Cu復合材料鐵鎳銅的質量比為3．2∶0．72∶1，接近制備時鐵鎳銅質量比的理論值3．5∶0．92∶1，說明實現(xiàn)了雙金屬和三金屬的成功負載．4080
11期謝蝶等:淀粉/ZVI-Ni-Cu三金屬復合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能圖3淀粉/ZVI-Ni(a)和淀粉/ZVI-Ni-Cu(b)EDS圖Fig．3EDSimagesofstarch/ZVI-Ni(a)andstarch/ZVI-Ni-Cu(b)納米材料的穩(wěn)定性研究，如圖4所示．由圖可以看出，經過1年的儲存，納米零價鐵已經全部被氧化變色，磁性全部消失．而復合材料在淀粉的保護下，淀粉負載可以增加納米鐵的穩(wěn)定性，而且隨著雙金屬和三金屬的摻雜，復合材料的穩(wěn)定性明顯增強，這就說明淀粉負載和金屬摻雜都在一定程度上提高了納米鐵的抗氧化性．圖4納米材料的穩(wěn)定性(儲存時間1年)Fig．4Stabilityofnano-compositesafter1year圖54種材料對氯仿和三氯乙烯的降解(投加量11．25g·L－1)Fig．5DegradationofCHCl3andTCEbyZVI、starch/ZVI、Starch/ZVI-NiandStarch/ZVI-Ni-Cu3．2不同材料對氯代烴的降解ZVI、淀粉/ZVI、淀粉/ZVI-Ni和淀粉/ZVI-Ni-Cu4種材料在相同的條件下，對CHCl3和TCE的降解效果，如圖5所示．由圖可知，這4種材料對CHCl3和TCE的降解率由高到低順序依次為:淀粉/ZVI-Ni-Cu＞淀粉/ZVI-Ni＞淀粉/ZVI＞ZVI．零價鐵基復合材料降解有機氯化物，是復合材料的吸附和零價鐵的還原聯(lián)合作用的結果，降解反應主要發(fā)生在金屬表面的活性位點．由于復合材料所用的載體為淀粉，淀粉顆粒屬于微米級，復合材料的比表面積小于一般的納米材料，但添加了淀粉后的復合材料降解效果明顯高于單純的納米鐵，這是因為微米級淀粉能有效地分散納米金屬，不僅可以防止納米晶的聚集，增大了金屬活性位點與污染物的接觸面積，而且由于淀粉本身具有還原作用，能有效地保護零價鐵被氧化，提高了材料的抗氧化性．對比金屬摻雜后復合材料對污染物的降解效果發(fā)現(xiàn)，摻雜金屬鎳的復合材料對CHCl3和TC
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米零價鐵在污染土壤修復中的應用與展望[J]. 高園園,周啟星. 農業(yè)環(huán)境科學學報. 2013(03)
[2]中國69個城市地下水揮發(fā)性鹵代烴污染檢測與特征研究[J]. 高存榮,王俊桃. 地球科學與環(huán)境學報. 2012(01)
[3]歐美地下水有機污染調查評價進展[J]. 劉菲,王蘇明,陳鴻漢. 地質通報. 2010(06)
[4]納米雙金屬體系催化降解有機氯化物研究進展[J]. 羅斯,王曉棟,高樹梅,秦良,季力,楊旭曙,王連生. 環(huán)境科學與技術. 2009(02)
[5]二元金屬體系對水中多氯有機物的催化還原脫氯特性[J]. 全燮,劉會娟,楊鳳林,薛大明,趙雅芝. 中國環(huán)境科學. 1998(04)
碩士論文
[1]納米Ni-Fe雙金屬對三氯乙烯的催化脫氯研究[D]. 劉文娟.北京化工大學 2012
本文編號：2951953
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