膨脹石墨負(fù)載零價(jià)鐵的合成及對(duì)水中典型無(wú)機(jī)污染物的處理研究.pdf

1、隨著人類(lèi)工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，工業(yè)所帶來(lái)的大量環(huán)境污染物質(zhì)進(jìn)入水體，其中最具代表性的是重金屬與硝酸根等典型無(wú)機(jī)污染物，該類(lèi)污染物具有很強(qiáng)的三致效應(yīng)，能夠利用食物鏈直達(dá)人體，在體內(nèi)富集或者發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生極大危害。傳統(tǒng)的處理技術(shù)有沉淀處理、吸附法、生物法等，但均存在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效、簡(jiǎn)單可行的水體無(wú)機(jī)污染物處理技術(shù)是未來(lái)環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究難點(diǎn)之一。零價(jià)鐵(ZVI)是近年來(lái)環(huán)境材料研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，但是

2、ZVI在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中易氧化，導(dǎo)致ZVI鈍化。為解決以上問(wèn)題，本研究采用化學(xué)沉積法，以網(wǎng)絡(luò)狀孔型結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的膨脹石墨(EG)為載體，制備負(fù)載ZVI的膨脹石墨(EG-ZVI)，利用SEM、XRD及XPS等對(duì)負(fù)載前后的EG-ZVI進(jìn)行表征，并將其應(yīng)用于水體中典型無(wú)機(jī)污染物的修復(fù)工作，通過(guò)XPS分析其去除過(guò)程的機(jī)理，明確其修復(fù)機(jī)制。本文得到的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)亞微米級(jí)ZVI成功負(fù)載到EG表面，但是由于在樣品測(cè)試前的制樣過(guò)程較

3、長(zhǎng)且一直暴露于空氣中，使得EG-ZVI中少量ZVI被氧化。
　　(2)本研究制備EG-ZVI對(duì)水體中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果。相對(duì)于ZVI，該材料對(duì)Cr(Ⅵ)的去除效率提升了3.5倍之多;另外，修復(fù)材料能夠有效克服ZVI去除過(guò)程中對(duì)pH的依賴(lài)性。隨著pH值從1.0增加到9.0，Cr(Ⅵ)的去除效率下降20％以下，即使在pH=11時(shí)，在反應(yīng)達(dá)到60min后Cr(Ⅵ)的去除效率依然達(dá)到62.44％;機(jī)理研究表明EG-ZVI去除C

4、r(Ⅵ)的過(guò)程包括吸附和氧化還原反應(yīng)過(guò)程，但是氧化還原反應(yīng)是去除Cr(Ⅵ)的主要過(guò)程。
　　(3)EG-ZVI對(duì)鉛離子(Pb(Ⅱ))具有較好的修復(fù)能力，相比ZVI，EG-ZVI對(duì)Pb(Ⅱ)的去除能力提升明顯，其有效去除率是ZVI的1.43倍;其去除Pb(Ⅱ)主要是吸附和還原作用的共同結(jié)果，符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型且該去除過(guò)程的控制步驟為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。其還原過(guò)程是由負(fù)載在EG表面的ZVI腐蝕提供電子還原Pb(Ⅱ)產(chǎn)生鉛單質(zhì)并進(jìn)一步生成鉛氧

5、化物與氫氧化物;EG-ZVI對(duì)Pb(Ⅱ)具有較強(qiáng)的還原吸附作用，并能解決ZVI在反應(yīng)過(guò)程中生成惰性層或金屬氫氧化物導(dǎo)致去除效率低的缺陷。
　　(4)EG-ZVI對(duì)NO3-具有較好的去除效果，相比EG，EG-ZVI對(duì)NO3-的去除能力有很大提升，其有效去除率是EG的2.3倍;EG-ZVI去除NO3-主要是吸附和還原作用的共同結(jié)果，符合三級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其還原過(guò)程是由負(fù)載在EG表面的ZVI腐蝕提供電子還原NO3-產(chǎn)生以NH4+-N為主的