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纳米金属铝粉水解法制备净水材料及其在微污染废水治理中的应用

刘光辉  
【摘要】: 在常规污水处理中,铝、铁、锰等氧化物及其氢氧化物由于具有较大比表面积、良好的微孔结构、电荷密度高等特点,对水中的重金属、有机物、细菌病毒等有较强的吸附作用。利用含有上述金属元素的吸附剂处理环境中污染物已引起越来越多科研工作者的兴趣。纳米粒子所具有的小体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及表面界面效应以及由其制备的纳米功能材料具有完全新型的性质,为纳米材料在各个领域的应用,奠定了基础。本文利用实验室自有设备,采用电爆炸法制备纳米铝粉,探讨了金属丝电爆炸实验装置的工艺条件,研究了各电爆炸工艺参数对纳米铝粉晶粒度的影响。该方法制备纳米材料,方法独特,无二次污染,工艺流程简单。本文进一步研究了氮气环境下,电爆炸法制备的纳米铝粉与二次去离子水直接水合反应后产物的特征,对水合过程中水解产物的粒度、形貌、比表面积进行了研究,并考察了外加试剂对水解产物比表面积的影响。选择比表面积较大的水解产物AlO(OH)作为吸附剂对Cu~(2+)和Pb~(2+)模拟废水进行吸附处理,研究该吸附剂对水中Cu~(2+)和Pb~(2+)的去除作用,探讨该吸附剂对重金属离子的吸附机理。由于纳米颗粒吸附剂从水中分离出来困难,导致在水处理运行中不能充分发挥这些物质的吸附特性,本研究采用纳米铝粉水解法、以活性炭纤维毡为载体,制备一种新型的复合净水材料。通过对含有低浓度Cd~(2+)、Mn~(2+)模拟废水的动力学以及影响吸附的因素研究,考察该净水材料的吸附性能,并在此基础上进一步研究了复合净水材料对苯酚、细菌的吸附。通过该论文的研究结果,希望能够给环境废水污染治理领域提供一种新方法,新思路和新材料。


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