碳热法负载纳米零价铁对cr(ⅵ)和cd(ⅱ)的去除研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文硕士学位论文碳热法负载纳米零价铁对Cr(VI)和Cd(II)的去除研究CARBOTHERMALSYNTHESISOFACTIVATEDCARBON-SUPPORTEDNANOZERO-VALENTIRONPARTICLESFORTHEREMOVALOFCR(VI)ANDCD(II)孙国帅哈尔滨工业大学2015年12月哈尔滨工业大学工学硕士学位论文国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：504密级：公开工学硕士学位论文碳热法负载纳米零价铁对Cr(VI)和Cd(II)的去除研究硕士研究生：孙国帅导师：张金松教授申请学位：

2、工学硕士学科：环境科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:504DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCARBOTHERMALSYNTHESISOFACTIVATEDCARBON-SUPPORTEDNANOZERO-VALENTIRONPARTICLESFORTHEREMOVALOFCR(VI)ANDCD(II)Candidate：SunGuoshuaiSupervisor：Prof.Zhan

3、gJinsongAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要纳米零价铁（NZVI）处理水中重金属具有效率高、无二次污染等优点而受到广泛关注，但由于纳米零价铁在水中

4、存在易团聚、难分离等缺点通常经过负载的方式进行研究或应用。硼氢化钠还原法和电化学沉积法为负载型纳米零价铁的两种常见制备方法，然而上述两种方法仅适用于实验室制备难以大量制备，因此限制了其适用范围。本课题探索了一种可批量制备负载型纳米零价铁的方法并对重金属进行去除研究。该研究以碳热还原为原理，以活性炭为载体和电子供体来制备负载型纳米零价铁（NZVI@AC），通过XRD、STEM、SEM等多种表征手段进行表征并优化制备工艺，同时选择以Cr(VI)和Cd(II)为目标污染物，探讨去除机理并考察不同水质条件下对Cr(VI)和Cd(II)的去除影响及反应动力学。本研究通过碳热法成功制

5、备出负载型纳米零价铁，且纳米零价铁分散性较好，单个尺寸介于10~100nm之间，并考察了负载量和制备温度对材料本身的影响，其中NZVI@AC负载量的增加会导致NZVI颗粒尺寸变大并且容易发生团聚；制备温度越高越有利于NZVI@AC中零价铁的形成，800℃制备的NZVI@AC中Fe主要以零价铁存在。通过钝化实验及解吸实验表明Cr(VI)的去除主要依靠NZVI内核的还原和外部钝化层的共沉淀去除；Cd(II)的去除主要依靠NZVI表面钝化层的吸附。NZVI@AC对Cr(VI)和Cd(II)的吸附均符合Langmuir等温吸附模型，并得Cr(VI)和Cd(II)的最大吸附量分别为

6、26.385mg/g和87.715mg/g。将经过工艺优化制备的NZVI@AC进行了Cr(VI)和Cd(II)的去除研究，结果表明，在一定浓度范围内Cr(VI)初始浓度的越低、初始pH越低，去除率越高；在一定浓度范围内Cd(II)初始浓度的越高、初始pH越高，去除率越高；碳酸根、碳酸氢根、硫酸根的存在均不利于Cr(II)的去除，但有利于Cd(II)的去除；钙镁离子抑制了Cr(VI)和Cd(II)的去除；腐植酸对Cr(VI)和Cd(II)的去除有抑制作用。关键词：碳热法；负载型纳米零价铁；六价铬；镉；钝化层-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNanozero

7、valentiron(NZVI)technologyhasbeenwidelyconcernedduetoitshighefficiencyandnopollutiontotwotimes.However,duetotheexistenceofNZVIinthewaterthereareeasytoreunite,difficulttoseparateandsoon,weusuallyresearchorapplythroughload.ThecommonpreparationmethodofloadtypeNZVIisthe