納米鐵復(fù)合材料的制備及其在水污染治理中的應(yīng)用.pdf

1、水體中重金屬離子和油類污染物不僅破壞生態(tài)環(huán)境，而且危害人類健康。納米鐵由于具有原材料豐富、制備簡單、活性高、還原電勢高、可磁性回收和環(huán)境友好的優(yōu)點，在水污染治理方面?zhèn)涫荜P(guān)注。但是，納米鐵(NZVI)極易發(fā)生氧化和團(tuán)聚，這限制了納米鐵的實際應(yīng)用。本文采用無機(jī)/有機(jī)復(fù)合改性技術(shù)，制備出高分散、高穩(wěn)定和高活性的磁性納米鐵復(fù)合材料，并研究了所制備的復(fù)合材料對水體中六價鉻(Cr(VI))和潤滑油的去除性能。具體如下：
　　（1）結(jié)合液相還原

2、法與改進(jìn)的St?ber法，合成了 SiO2修飾的納米鐵復(fù)合材料(S-NZVI)，并研究了SiO2和Fe的摩爾比(ns/ni)對S-NZVI的形貌、結(jié)構(gòu)以及Cr(VI)去除效率的影響。結(jié)果表明：S-NZVI為球形納米顆粒，呈現(xiàn)出以納米鐵為核，SiO2層為殼的核殼結(jié)構(gòu)。當(dāng)ns/ni=1時，S-NZVI的分散性好，粒徑小且分布集中，平均粒徑為53 nm，對80 mg/L的Cr(VI)溶液的去除效率達(dá)到97％以上。
　　（2）采用硅氧烷對

3、ns/ni=1的S-NZVI表面進(jìn)行接枝改性，制得硅氧烷修飾的納米鐵復(fù)合材料(HS-NZVI)，并將其用于水體中Cr(VI)的去除研究中。系統(tǒng)研究了反應(yīng)時間、初始Cr(VI)濃度和初始溶液pH對HS-NZVI去除Cr(VI)的影響。結(jié)果表明，HS-NZVI為分散性好的球形納米顆粒，呈現(xiàn)出明顯的核殼結(jié)構(gòu)，且平均粒徑為59 nm。此復(fù)合材料具有高的比表面積(65.9 m2/g)和飽和磁化強(qiáng)度(75.1 emu/g)。對Cr(VI)的最大去除

4、容量為292.8 mg Cr/g Fe，且Cr(VI)去除實驗符合偽一級反應(yīng)動力學(xué)模型。隨著初始溶液 pH的降低，Cr(VI)的去除效率升高；當(dāng) pH=3時，Cr(VI)的最大去除效率達(dá)到97.2%。另外，HS-NZVI的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性均優(yōu)于NZVI和S-NZVI。最后，通過對去除產(chǎn)物進(jìn)行表征分析，證實HS-NZVI對Cr(VI)的去除機(jī)理主要是吸附、還原和共沉淀。
　?。?）分別采用碳鏈長度為C1、C8和C16的三種疏水改性

5、劑對ns/ni=1的S-NZVI表面進(jìn)行疏水改性，制得三種疏水性能不同的復(fù)合材料(M-NZVI、O-NZVI和H-NZVI)。研究了有機(jī)鏈長對復(fù)合材料的接觸角、穩(wěn)定性、磁性及吸油性能的影響。結(jié)果表明，隨著有機(jī)鏈長的增加，復(fù)合材料的接觸角、穩(wěn)定性和吸油性能均顯著增大，而磁性略有降低。其中，H-NZVI呈現(xiàn)出超疏水性和良好的磁響應(yīng)能力，其接觸角和飽和磁化強(qiáng)度分別為151.2?和54.9 emu/g。在NaCl溶液中放置32天未發(fā)生明顯氧化，