纳米铁镍固载膨润土的制备与应用

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1、铁-镍柱撑膨润土的制备与应用摘要水是人类最重要的资源，在人们的生产和生活中具有不可替代的作用。但是，随着工业和经济的快速发展，一些工矿企业乱排乱放含重金属的矿井水，尤其是含Cr(VI)的矿井废水，污染水体，对生态造成很大的破坏，影响了周围动植物及人类的健康。因此，解决水中重金属污染问题成为环境工作者关注的焦点。近几年来，利用纳米级零价铁(Fe0)还原去除六价铬Cr(VI)日益受到关注。但是零价铁由于表面积大而不稳定，易于相互碰撞凝结聚合成大颗粒，也易于氧化变质，导致反应活性降低，如在零价铁制备中添加膨润土将提高零价铁的稳定性。在实验中，我们测

2、得在膨润土(MMT)中加入一定比例的镍能够使反应效果更好。故本文对Fe-Ni-MMT体系进行了最佳组分的探究。运用TEM、XRD等手段对Fe0-Ni0-MMT进行表征，并进行了一级反应动力学拟合。关键词：六价铬；零价铁；膨润土；反应动力学；矿井水PREPARATIONANDAPPLICATIONOFFe0-Ni0-MMTABSTRACTWateristhemostimportantsourceforhumanbeings.However,withthedevelopmentofindustryandeconomy,wastedmetalwat

3、er,especiallyCr(VI),iswidelydetectedinwater.Cr(VI)anions,includingchromate(CrO4-2)anddichromate(Cr2O7-2),arehighlysolubleinaquaticsystemsandaresevercontaminantstoenvironment.MuchconcernhasbeenpaidonthetechnologyforCr(VI)contaminationremediation.Recentyears,minewaterwhichcon

4、tainshexavalentchromiu(Cr(VI))remediationbyironnanoparticleshasreceivdincreasinginterest.Agglomerationofmagneticmetalnanoparticlestakeplace,andthenreducesthespecificsurfaceareaandtheinterfacialfreeenergy,therebydiminishingparticlereactivity.SowecanaddMMTinFe0toincreasethest

5、ability.Intheexperiment,wefoundthataddingsomeNiinFe0-MMTcangetbettereffectofreaction.SothispaperuseTEM、XRDtogetFe-Ni-MMTrepresentation,andmatchfirst-orderkinetics.Keywords:Cr(VI),Fe0,MMT,reactionkinetics,minewater目录摘要1ABSTRACT21绪论61.1课题背景61.2矿井水61.2.1矿井水的概念61.2.2矿井水构成71.3矿井

6、水中的有害重金属离子81.3.1来源与危害81.3.2现有的重金属离子处理方法91.4膨润土121.4.1膨润土的物理化学性质121.4.2膨润土处理含重金属矿井水的可行性131.5纳米零价铁的应用研究131.5.1纳米零价铁141.5.2纳米双金属141.5.3包覆型纳米铁151.5.4负载型纳米铁161.6铁-镍合金处理废水中重金属离子应用研究161.6.1铁系纳米材料的应用161.6.2铁-镍纳米合金的合成181.6.3Fe-Ni纳米合金氢化还原181.6.4Fe-Ni纳米合金组份分析191.7铁-镍合金纳米材料的研究意义191.7.1

7、铁-镍合金纳米材料的研究意义191.7.2本文的主要工作202试验材料及方法212.1试剂与仪器212.1.1试剂212.1.2实验仪器212.2实验方法步骤222.3测试与表征232.3.1紫外-可见光谱(UV-Vis)分析232.3.2透射电子显微镜(TEM)分析232.3.3红外光谱(FTIR)分析232.3.4X射线衍射(XRD)分析243铁-镍柱撑膨润土制备条件的选择253.1铁-镍柱撑膨润土组分的选择253.1.2Fe(50)Ni(5)MMT(45)与标准铬溶液的反应效果263.1.3Fe(50)Ni(10)MMT(40)与标准铬

8、溶液的反应263.1.4Fe(50)Ni(15)MMT(35)与标准铬溶液的反应效果273.1.5实验药剂的选择283.1.6Fe(50)Ni(5)MMT(45)的