鐵基納米復(fù)合材料的制備及對難降解有機(jī)物的去除研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快和工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，并呈現(xiàn)出污染成分和方式的多元化。同時(shí)，環(huán)境的污染速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其自身的修復(fù)能力及環(huán)境控制和修復(fù)技術(shù)的發(fā)展速度，形成了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此，開發(fā)和改進(jìn)各種經(jīng)濟(jì)、高效、及環(huán)境友好型的環(huán)境處理材料與技術(shù)迫在眉睫?；谀壳暗难芯楷F(xiàn)狀，論文采用氧化石墨烯(GO)、殼聚糖(CS)等對二硫化亞鐵(FeS2)和納米零價(jià)鐵(nZVI)等鐵基納米材料進(jìn)行修飾和改造，并與其他高級氧化處理技術(shù)聯(lián)

2、用，構(gòu)建了操控性好、吸附和降解能力強(qiáng)的有機(jī)污染物處理新技術(shù)，并將該技術(shù)應(yīng)用于水中對氯苯酚(4-CP)、抗生素和土壤中阿特拉津與乙草胺的去除或修復(fù)研究，取得了較為理想的處理效果。論文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)采用GO進(jìn)行修飾，通過水熱法合成了具有高分散性的二硫化亞鐵/氧化石墨烯復(fù)合材料(FeS2@GO)，并將其應(yīng)用于水中4-CP的去除。比之單一的FeS2晶體，F(xiàn)eS2@GO在水中具有更好的分散性和芬頓催化活性。結(jié)果表明，在酸性至

3、弱堿性條件下，F(xiàn)eS2@GO芬頓體系對4-CP具有良好的去除效果。常溫下，在pH7.0，F(xiàn)eS2@GO含量0.8 g/L，H2O2含量50 mM的溶液中，4-CP(C0=128.6 mg/L)在60 min內(nèi)的去除率超過97％;4-CP的去除效果隨FeS2@GO用量增加，溶液pH下降或H2O2濃度上升而提升。同時(shí)，與FeS2相比，F(xiàn)eS2@GO芬頓體系的鐵溶出濃度更低，同時(shí)TOC去除率更高。此外，4-CP在降解過程中產(chǎn)生草酸、乙酸和氯代

4、乙酸等小分子羧酸。FeS2@GO芬頓體系對4-CP的良好去除效果表明，F(xiàn)eS2@GO芬頓體系是一種潛在的有機(jī)廢水處理方法。通過GO修飾能夠提高材料的污染物去除效果，但非均相體系中顆粒的分離仍是影響其應(yīng)用的因素之一。且GO因具有巨大的比表面積和可調(diào)控的親/疏水性能，是一種極佳的吸附材料，若能利用GO的吸附性能，并克服顆?；厥諉栴}，可極大地提高材料的可應(yīng)用性。
　　(2)通過GO與nZVI的自組裝，制備了具有宏觀結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合物GO/

5、nZVI，并以此為基礎(chǔ)，建立了具有pH調(diào)控特性的可磁性分離動態(tài)體系，用于水中微量抗生素的快速吸附和氧化降解。結(jié)果表明，當(dāng)pH＜9時(shí)，GO/nZVI對水中微量喹諾酮類和四環(huán)素類抗生素均具有快速的吸附效果。以恩諾沙星(ENR，C0=40μg/L)為例，在不同化學(xué)條件的溶液中，GO/nZVI對其吸附率5 min內(nèi)均可達(dá)到97％以上，低pH有利于吸附過程?？股匚礁患?，GO/nZVI可通過磁場分離，轉(zhuǎn)移至堿性溶液(0.1 M NaOH)進(jìn)行

6、臭氧化再生。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液pH＞9時(shí)，GO/nZVI會發(fā)生部分去自組裝，且去自組裝程度隨pH升高而加大;同時(shí)，堿性溶液將吸附態(tài)的抗生素洗脫至溶液中，從而可通過臭氧化降解，使吸附劑再生。該pH調(diào)控的GO/nZVI體系展現(xiàn)出高效的污染物去除能力，良好的重復(fù)利用性和簡便的可分離性，是水中低濃度污染物去除的一種極具潛力的方法。
　　(3)鑒于實(shí)際環(huán)境污染介質(zhì)和處理?xiàng)l件往往較復(fù)雜，單一材料和方法不能有效解決實(shí)際問題，實(shí)際污染修復(fù)需要選擇合

7、適的材料并結(jié)合可行的處理方法。因此，制備了適應(yīng)性良好的殼聚糖/納米零價(jià)鐵復(fù)合物(CS/nZVI)作為吸附劑，并開發(fā)了一種活化增溶-吸附富集-氧化回用聯(lián)合的土壤農(nóng)藥污染原位修復(fù)技術(shù)。該方法利用環(huán)糊精對有機(jī)物的增溶作用和土壤滲濾作用，使污染物從土壤顆粒釋放到土壤溶液中，再用CS/nZVI對匯集于滲濾井的土壤溶液進(jìn)行吸附處理，達(dá)到土壤修復(fù)的目的。結(jié)果表明，羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)對土壤中的阿特拉津和乙草胺均具有較好的增溶效果。當(dāng)土