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《河南理工大学》 2010年
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纳米金属的制备及其在处理典型有机污染物中的应用

王晴晴  
【摘要】: 氯酚类化合物常见于各种化工废水,易在环境介质中积累,在环境各介质中均检测到以较高浓度存在,对人类健康及生态环境构成长期威胁。由于其高毒性和难降解性,美国环境保护局将氯酚类污染物列为最优先控制的污染物。偶氮染料是指分子中含有偶氮基(-N=N-)的一类染料,种类很多,色谱齐全,是最大的一类工业合成有机染料,仅在生产过程中就有近15%排入水体。绝大多数偶氮染料具有很强的生物毒性和致癌性。所以,对氯酚和偶氮染料的降解研究具有重要的现实意义。近年来,纳米金属以其独特的性能优势,已成功应用于地下水及土壤环境污染物的修复处理,显示出良好的应用前景。 本论文采用液相还原法制得分散纳米金属Fe,并采用阳离子交换树脂为载体,液相还原法制得负载纳米金属Fe、Ni、Fe-Ni及Fe-Pd,采用扫描电子显微镜(SEM)对合成的纳米金属进行表征,显示出纳米粒子均为球形且粒径在10-200 nm。以三氯酚(TCP)和偶氮染料作为目标污染物降解,考察了溶液pH,温度,H2O2浓度,纳米金属粒子的加入量,及复合金属中Ni(或Pd)的含量百分比、盐度等对TCP和偶氮染料降解率的影响。研究结果表明: 1.在实验优化条件下,50 mL的反应体系(含10 mL 1.10 mmol/L的TCP,10mL 50 mmol/L HClO4,1.0 mL 80 mmol/L的H2O2,0.4 mL 7 mmol/L纳米铁),经过20 min超过95%的TCP被降解。酸性条件下,TCP的降解效果较好,pH=3时最佳。反应温度对H2O2发生均裂产生?OH的影响较大,随着温度的升高,TCP的降解率随之增加。 2.负载纳米零价金属Fe、Ni、Fe-Ni、Fe-Pd均能够较好的降解偶氮染料。酸性条件下,负载纳米Fe降解偶氮染料,除橙黄I、酸性嫩黄G、酸性黄17的降解率分别为96.1%、53.3%、39.3%,其他各染料的降解率均达100%。尤其是复合金属Fe-Ni、Fe-Pd比Fe、Ni具有更快的降解率。 3.溶液pH、温度、盐度、负载纳米金属的加入量,及负载纳米金属中Ni(或Pd)的含量都是影响反应降解率的重要因素。溶液的酸度越大、温度越高、投加的纳米金属量越大、及Ni(或Pd)的含量越高,降解率越高;盐度对偶氮染料的降解有一定的抑制作用,盐度越高,偶氮染料的降解率越低。 4.本研究采用阳离子交换树脂作为载体负载纳米零价金属,然而其不只是载体,还是反应产物Fe2+的收集者,可以大大减少释放到水溶液中的Fe2+的含量,避免其对环境造成不利影响。所制备的纳米材料经过活化再生,可循环使用,仍具有较高活性及较长的使用寿命。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X70

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