本文關鍵詞：改性凹凸棒土負載納米鐵的制備及性能表征

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【摘要】：進入二十一世紀以來,納米技術發(fā)展迅速,已成為材料研究中的熱門學科,受到各國政府和科學研究者的關注。納米鐵是一種新型的納米材料,近幾年成為了無機材料中的研究熱點。納米鐵是指粒徑在1～100 nm的零價鐵顆粒,它具有比表面積大、還原性強等特點。納米鐵最早用于地下水原位修復,目前在氯代有機物還原脫氯、有機染料／農藥處理、重金屬離子和放射性物質還原處理中均有應用。雖然納米鐵有較多應用,但是在實際運用中,納米鐵極易團聚,易氧化失活。因此,解決納米鐵的團聚問題并提高穩(wěn)定性已成為研究納米鐵運用的熱點。本課題選擇來源廣泛、價格便宜、吸附性能良好,并具有良好改性負載性能的凹凸棒土進行酸活化、鹽改性、微波改性,并以改性后凹凸棒土作為固相載體負載納米鐵制備得出改性凹凸棒土負載納米鐵。在制備過程中通過正交實驗制備,確定其制備的最佳條件為鐵土比為2.5：1,酸濃度為3mol/L,微波時間為6min,微波功率為600W,改性時間為24h。以此制得的最佳改性凹凸棒土負載納米鐵負載牢固穩(wěn)定,負載納米晶粒粒徑達到納米鐵級別,在水處理領域常見的水力沖擊、機械攪拌和酸堿環(huán)境下,能穩(wěn)定存在。制備成功后,通過掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、紅外光譜(IR)、X射線衍射(XRD)及比表面積(BET)對負載前后的凹凸棒土進行表征分析,對比改性前后凹凸棒土的變化,確定納米鐵的負載效果,分析其改性機理。結果表明：酸處理有利于去除凹凸棒土表面雜質,為負載提供良好環(huán)境。改性后,凹凸棒土內部分結晶水、吸附水脫失,整體疏松膨脹,呈片狀結構。在此基礎上進一步研究考察了改性凹凸棒土負載納米鐵對水中Cr(Ⅵ)吸附效果及影響因素,進行吸附動力學模型和吸附等溫線的擬合,分析改性凹凸棒土負載納米鐵對溶液中Cr(Ⅵ)的吸附過程。研究得出：(1)改性與負載發(fā)生在凹凸棒土表面,并沒有改變內部基本結構,保持了凹凸棒土特殊晶體結構與特征基團。經過改性負載后,比表面積、平均粒徑、孔容等與原土相比增加較多,分別提高了112.01%、17.72%、18.4%。(2)改性凹凸棒土負載納米鐵具有還原性,對Cr(Ⅵ)有良好的去除效果。當pH為2,反應時間為30min,投加量為O.1g時,改性凹凸棒土負載納米鐵對濃度為5mg/L的Cr(Ⅵ)溶液的處理效果最好,最大去除率可達97.67%。(3)H+、S042-與草酸根(C2042-)離子對改性凹凸棒土負載納米鐵去除Cr(Ⅵ)有不同程度的促進作用,且影響從大到小排序為H+C2O42SO42-。Cl-對改性凹凸棒土負載納米鐵去除Cr(Ⅵ)有抑制作用。(4)改性凹凸棒土負載納米鐵對Cr(Ⅵ)的吸附符合準二級吸附動力學模型。改性凹凸棒土負載納米鐵對Cr(Ⅵ)的吸附可用Langmuir吸附等溫式描述,且改性凹凸棒土負載納米鐵對Cr(Ⅵ)的吸附為有利吸附,吸附性能較好。
【關鍵詞】：改性凹凸棒土 納米鐵 穩(wěn)定性 Cr(Ⅵ) 性能表征
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-31
• 1.1 凹凸棒土的性質與應用14-20
• 1.1.1 凹凸棒土的簡介14-15
• 1.1.2 凹凸棒土的基本性質15-17
• 1.1.3 凹凸棒土在水處理中的研究現狀17-20
• 1.2 凹凸棒土的改性20-25
• 1.2.1 酸化法20-21
• 1.2.2 熱活化法21-23
• 1.2.3 有機改性法23-24
• 1.2.4 無機改性法24
• 1.2.5 無機-有機改性和混合法24-25
• 1.3 零價納米鐵技術及其應用25-28
• 1.3.1 零價納米鐵的性質及改性25-26
• 1.3.2 零價納米鐵的應用26-28
• 1.4 課題的研究內容和研究意義28-31
• 1.4.1 課題來源及研究意義28-29
• 1.4.2 課題主要研究內容29-31
• 第二章 實驗方法、材料及設備31-35
• 2.1 實驗方法及指標測定31-33
• 2.1.1 改性凹凸棒土負載納米鐵的制備31
• 2.1.2 正交實驗設計31-32
• 2.1.3 穩(wěn)定性實驗方法32
• 2.1.4 吸附實驗方法32
• 2.1.5 指標測定32-33
• 2.2 實驗材料33-34
• 2.2.1 主要的實驗試劑33-34
• 2.2.2 實驗用水34
• 2.3 實驗設備34-35
• 第三章 改性凹凸棒土負載納米鐵的制備及性能35-41
• 3.1 凹凸棒土改性方法選擇35
• 3.2 凹凸棒土改性正交實驗35-37
• 3.2.1 正交實驗設計及結果分析35-36
• 3.2.2 正交實驗方差分析及優(yōu)化設計36-37
• 3.3 改性凹凸棒土負載納米鐵的穩(wěn)定性37-39
• 3.3.1 振蕩穩(wěn)定性測定37-38
• 3.3.2 酸堿穩(wěn)定性測定38-39
• 3.4 本章小結39-41
• 第四章 改性凹凸棒土負載納米鐵的物化特征41-51
• 4.1 能譜分析(EDS)41-43
• 4.2 掃描電鏡分析(SEM)43-45
• 4.3 傅里葉紅外光譜分析(IR)45-47
• 4.4 X射線衍射分析(XRD)47-48
• 4.5 比表面積和孔徑分析(BET)48-49
• 4.6 本章小結49-51
• 第五章 改性凹凸棒土負載納米鐵對Cr(Ⅵ)的吸附效果及吸附特性51-66
• 5.1 反應時間對去除效果的影響51-52
• 5.2 改性凹凸棒土負載納米鐵投加量對去除效果的影響52-53
• 5.3 pH對去除效果的影響53-55
• 5.4 Cr(Ⅵ)溶液濃度對去除效果的影響55-56
• 5.5 溶液中不同離子濃度對去除效果的影響56-60
• 5.6 吸附動力學60-63
• 5.7 吸附等溫線63-65
• 5.8 本章小結65-66
• 結論與展望66-69
• 結論66-67
• 展望67-69
• 參考文獻69-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：864467