磁性多孔陶粒复合物的可控合成及其去除土壤cr6+性能(附件)
纳米零价铁(NZVI)广泛应用于土壤中六价铬(Cr(VI))的去除，但其易团聚、稳定性差。本课题采用多孔陶粒作为NZVI的稳定材料，制备多孔陶粒-NZVI复合材料，研究其对土壤中Cr(VI)的还原性能。借助SEM，XRD，Zeta电位等方法对陶粒-NZVI复合材料进行表征。通过测定吸光度探讨多孔陶粒-NZVI复合材料对土壤中Cr(VI)的还原效果，同时考察pH值对还原过程的影响。结果表明当陶粒与NZVI比例为1:1时，对Cr(VI)的还原效率最高为95%。随着pH值的升高，还原效率降低。还原时间为20min时，还原效率最高。循环性能实验表明陶粒-NZVI复合材料的性能优于NZVI。关键词 陶粒，零价铁，催化还原，六价铬
目 录
1 绪论 1
1.1 六价铬(Cr(VI))的污染及其危害 1
1.2 土壤中Cr(VI)污染的治理方法 1
1.3 零价纳米铁（NZVI）在处理土壤中Cr(VI)的应用概况 2
1.4 陶粒在处理土壤中Cr(VI)的研究现状 3
1.5 本课题的研究目的和意义 3
2 实验部分 3
2.1 实验仪器 3
2.2 实验药品 4
2.3 实验方法 5
2.3.1 材料的制备方法 5
2.3.2 材料的表征 6
2.3.3土壤中Cr(VI)的还原实验 6
3 结果与讨论 7
3.1 材料的表征分析 7
3.1.1SEM分析 7
3.1.2 XRD分析 8
3.1.3红外光谱分析 9
3.1.4 Zeta电位分析 9
3.2土壤中Cr(VI)还原实验结果分析 10
3.2.1不同负载比例的陶粒NZVI对还原效率的影响 10
3.2.2不同时间对还原效率的影响 11
3.2.3不同pH值对还原效率的影响 11
3.2.4循环实验 12
3.2.5动力学实验 13
结 论 16
致 谢 17
参考文献 18
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.1 六价铬(Cr(VI))的污染及其危害
六价铬(Cr(VI))是由电镀，印刷和颜料等工业活动产生的毒性最大的重金属之一，由于其高毒性和对人类潜在的致癌性，造成了严重的环境问题[1]。铬在土壤中主要有两种形式存在：Cr(VI)和Cr(III)。Cr(III)主要存在于土壤和沉积物中，土壤中有机或无机胶体能强烈吸附Cr(III)[2]。而Cr(VI)的活性低并且毒性强，具有较高的溶解性和流动性。Cr在环境中不会降解，只能通过转化，迁移的方式消除。Cr(VI)对植物的危害十分巨大，它可与植物细胞内细胞原生质的蛋白质结合，使细胞死亡。Cr(VI)还能在植物体内残存累积，能通过食物链进入人和动物体内从而影响他们的健康[3]。因此，去除土壤中的Cr(VI)一直是环境保护领域研究的热点之一。
1.2 土壤中(Cr(VI))污染的治理方法
目前，土壤中Cr(VI)的治理方法主要有：催化剂吸附法、化学还原法、生物修复法、微生物修复技术等[4]。
催化剂吸附法是将催化剂和含有Cr(VI)的土壤混合，也可以辅以一定的还原剂，通过催化剂的特性，吸附和还原土壤中的Cr(VI)，从而使Cr(VI)固定，减少对土壤的危害。这种方法的优点主要在于催化剂的制备工艺比较简单，可利用现有的实验设备，处理成本较低[5]。而且这种催化剂对环境的污染较小，不会产生二次污染。但是这种方法的缺点就是对Cr(VI)的还原率不高，去除率较低，不适合大规模的土壤中的Cr(VI)的去除。
化学还原法是利用铁屑、硫酸亚铁或者其他的一些容易得到的化学还原剂将六价铬还原为三价铬，形成难溶的化合物，从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而减轻铬污染的危害[6]。这种方法属于原位修复方法，它的成本较低，有大规模应用的可能性，但是向土壤中投加的还原剂可能会造成二次污染，使环境再次被污染，不利于环境的保护[7]。
生物修复法主要是指植物修复技术，是利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转化和降解的作用机制来清除环境中的污染物质。目前发现的铬的超 富集植物有Dicoma niccolifera Wild、Stuera fodina Wild和李氏禾(Leersia Hexandra Swart)[8]。这种方法的优点是可以绿化污染土壤，对环境扰动少，成本低，有利于环境的保护。但是它对污染物的耐性有限，修复深度有限，生长周期一般较长。
微生物修复技术是指利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物，在优化的操作条件下，通过生物还原反应，将六价铬还原为三价铬，从而修复被污染的土壤[9]。这种技术投资比较小，对环境的污染比较小，可原地处理，操作简单。但是它的运行周期比较长，菌种的生存环境要求高，对菌种的保存条件要求也比较高[10]。
1.3 零价纳米铁(NZVI)在处理土壤中Cr(VI)的应用概况
最近，各种NZVI材料被广泛应用于去除Cr(VI)的吸附剂，因为它们具有极
大的物质来源，高吸附容量和环境友好性[11]。同时它还具有一些其他纳米铁材料
不具备的优势，比如说可以提供一个良好的沉积表面和多孔的核壳结构，因此通
过吸附和还原作用可以显示出对土壤的Cr(VI)的高去除能力[12]。为了吸附和去除
土壤中的Cr(VI)，先后很多学者专家研制了有关陶粒NZVI复合材料催化剂的合
成技术。Wang等[13]先采用油酸稳定Fe3O4磁性粒子，随后同葡萄糖溶液混合加
热，制得形貌良好，大小均匀且具有较高还原性的磁性NZVI复合材料催化剂。
这种催化剂可以很好的吸附还原水和土壤中的Cr(VI)。程凤等[14]通过表面活性剂
目 录
1 绪论 1
1.1 六价铬(Cr(VI))的污染及其危害 1
1.2 土壤中Cr(VI)污染的治理方法 1
1.3 零价纳米铁（NZVI）在处理土壤中Cr(VI)的应用概况 2
1.4 陶粒在处理土壤中Cr(VI)的研究现状 3
1.5 本课题的研究目的和意义 3
2 实验部分 3
2.1 实验仪器 3
2.2 实验药品 4
2.3 实验方法 5
2.3.1 材料的制备方法 5
2.3.2 材料的表征 6
2.3.3土壤中Cr(VI)的还原实验 6
3 结果与讨论 7
3.1 材料的表征分析 7
3.1.1SEM分析 7
3.1.2 XRD分析 8
3.1.3红外光谱分析 9
3.1.4 Zeta电位分析 9
3.2土壤中Cr(VI)还原实验结果分析 10
3.2.1不同负载比例的陶粒NZVI对还原效率的影响 10
3.2.2不同时间对还原效率的影响 11
3.2.3不同pH值对还原效率的影响 11
3.2.4循环实验 12
3.2.5动力学实验 13
结 论 16
致 谢 17
参考文献 18
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.1 六价铬(Cr(VI))的污染及其危害
六价铬(Cr(VI))是由电镀，印刷和颜料等工业活动产生的毒性最大的重金属之一，由于其高毒性和对人类潜在的致癌性，造成了严重的环境问题[1]。铬在土壤中主要有两种形式存在：Cr(VI)和Cr(III)。Cr(III)主要存在于土壤和沉积物中，土壤中有机或无机胶体能强烈吸附Cr(III)[2]。而Cr(VI)的活性低并且毒性强，具有较高的溶解性和流动性。Cr在环境中不会降解，只能通过转化，迁移的方式消除。Cr(VI)对植物的危害十分巨大，它可与植物细胞内细胞原生质的蛋白质结合，使细胞死亡。Cr(VI)还能在植物体内残存累积，能通过食物链进入人和动物体内从而影响他们的健康[3]。因此，去除土壤中的Cr(VI)一直是环境保护领域研究的热点之一。
1.2 土壤中(Cr(VI))污染的治理方法
目前，土壤中Cr(VI)的治理方法主要有：催化剂吸附法、化学还原法、生物修复法、微生物修复技术等[4]。
催化剂吸附法是将催化剂和含有Cr(VI)的土壤混合，也可以辅以一定的还原剂，通过催化剂的特性，吸附和还原土壤中的Cr(VI)，从而使Cr(VI)固定，减少对土壤的危害。这种方法的优点主要在于催化剂的制备工艺比较简单，可利用现有的实验设备，处理成本较低[5]。而且这种催化剂对环境的污染较小，不会产生二次污染。但是这种方法的缺点就是对Cr(VI)的还原率不高，去除率较低，不适合大规模的土壤中的Cr(VI)的去除。
化学还原法是利用铁屑、硫酸亚铁或者其他的一些容易得到的化学还原剂将六价铬还原为三价铬，形成难溶的化合物，从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而减轻铬污染的危害[6]。这种方法属于原位修复方法，它的成本较低，有大规模应用的可能性，但是向土壤中投加的还原剂可能会造成二次污染，使环境再次被污染，不利于环境的保护[7]。
生物修复法主要是指植物修复技术，是利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转化和降解的作用机制来清除环境中的污染物质。目前发现的铬的超 富集植物有Dicoma niccolifera Wild、Stuera fodina Wild和李氏禾(Leersia Hexandra Swart)[8]。这种方法的优点是可以绿化污染土壤，对环境扰动少，成本低，有利于环境的保护。但是它对污染物的耐性有限，修复深度有限，生长周期一般较长。
微生物修复技术是指利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物，在优化的操作条件下，通过生物还原反应，将六价铬还原为三价铬，从而修复被污染的土壤[9]。这种技术投资比较小，对环境的污染比较小，可原地处理，操作简单。但是它的运行周期比较长，菌种的生存环境要求高，对菌种的保存条件要求也比较高[10]。
1.3 零价纳米铁(NZVI)在处理土壤中Cr(VI)的应用概况
最近，各种NZVI材料被广泛应用于去除Cr(VI)的吸附剂，因为它们具有极
大的物质来源，高吸附容量和环境友好性[11]。同时它还具有一些其他纳米铁材料
不具备的优势，比如说可以提供一个良好的沉积表面和多孔的核壳结构，因此通
过吸附和还原作用可以显示出对土壤的Cr(VI)的高去除能力[12]。为了吸附和去除
土壤中的Cr(VI)，先后很多学者专家研制了有关陶粒NZVI复合材料催化剂的合
成技术。Wang等[13]先采用油酸稳定Fe3O4磁性粒子，随后同葡萄糖溶液混合加
热，制得形貌良好，大小均匀且具有较高还原性的磁性NZVI复合材料催化剂。
这种催化剂可以很好的吸附还原水和土壤中的Cr(VI)。程凤等[14]通过表面活性剂
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/hxyhj/155.html
