非均相催化降解地下水中有機(jī)氯化合物的機(jī)理研究
發(fā)布時間：2020-12-06 04:10
有機(jī)氯化合物難以被生物降解、毒性極強(qiáng),會通過揮發(fā)、泄露等途徑進(jìn)入環(huán)境,現(xiàn)已在水體中普遍檢出,長此以往將嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境,危害人體健康,對此類污染水體的治理已經(jīng)刻不容緩。納米零價(jià)鐵因比表面積大、反應(yīng)活性強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,但易團(tuán)聚和氧化的特點(diǎn)使其在實(shí)際應(yīng)用過程中受到諸多限制。如何通過材料改性、方法優(yōu)化等方式提升納米零價(jià)鐵的性能已成為時下研究的熱點(diǎn)。本研究選取兩種典型的有機(jī)氯化合物——四氯化碳和2,4-D作為目標(biāo)污染物,通過優(yōu)化后的還原共沉淀法制備出四氧化三鐵負(fù)載納米零價(jià)鐵顆粒和四氧化三鐵負(fù)載鐵鈀雙金屬復(fù)合顆粒,利用零價(jià)鐵的特性分別構(gòu)成Fe0@Fe3O4協(xié)同還原體系、Fe0/Pd@Fe3O4雙金屬復(fù)合還原體系及Fe0@Fe3O4/H2O2非均相類芬頓體系從氧化還原兩種途徑對目標(biāo)污染物進(jìn)行降解�？疾炝瞬煌w系下溶液pH值、反應(yīng)...
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：135 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Fe0@Fe3O4制備裝置簡圖
第2章催化劑的的制備與表征302.2.3Fe0@Fe3O4的表征剛制備出的Fe0@Fe3O4納米顆粒外觀為黑色粉末狀。如掃描電鏡（SEM）圖2-2(a)所示，受自身納米尺寸及磁偶極子間相互作用力的影響，F(xiàn)e0@Fe3O4多以鏈狀分布，個體顆粒呈圓球狀，尺寸主要在50~300nm之間。相似研究認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)是由零價(jià)鐵附著在Fe3O4表面構(gòu)成的，該結(jié)構(gòu)特征可以增加nZVI的比表面積，改善因其聚集和鈍化造成的反應(yīng)活性下降問題，進(jìn)而提高催化顆粒的穩(wěn)定性（Tanetal.,2017）。與單一納米零價(jià)鐵顆粒相比，引入Fe3O4作為載體可以使該種復(fù)合材料具有更好的分散性（Zhuetal.,2009；Fanetal.,2012）。相關(guān)研究證實(shí)，引入活性炭、石墨烯、樹脂和多壁碳納米管等外部載體是避免納米零價(jià)鐵顆粒團(tuán)聚的有效途徑之一（Avilaetal.,2014；Lvetal.,2011；Lietal.,2015；Duarteetal.,2009）。與活性炭、石墨烯等材料相比，F(xiàn)e3O4顆粒在改善以上問題的同時可以加速電子在nZVI到目標(biāo)污染物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移；此外，F(xiàn)e0-Fe3O4間還存在著原電池的協(xié)同作用。圖2-2Fe0@Fe3O4納米顆粒(a)掃描電鏡圖(b)透射電鏡圖(c)X射線能譜分析
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文31圖2-2(b)中的透射電鏡（TEM）分析表明，復(fù)合納米顆粒的表面存在一層鐵的氧化膜，這是由于零價(jià)鐵極強(qiáng)的還原性使得其在制備、儲存和制樣分析過程中存在著難以避免的氧化。圖2-2(c)為Fe0@Fe3O4納米顆粒外層的EDS譜圖，反映了該物質(zhì)外層的元素分布。附著在Fe3O4表面的高活性零價(jià)鐵在合成、干燥、儲存及應(yīng)用過程中極易被氧化成氧化鐵，外層分析中氧元素（O）的存在可以證實(shí)這種現(xiàn)象（Lvetal.,2011）。此外，樣品中碳（C）的存在主要是分析檢測過程中使用的導(dǎo)電膠和制備過程中引入的雜質(zhì)所導(dǎo)致的。nZVI和Fe0@Fe3O4的氮吸附-解吸等溫線及比表面積、孔體積和平均孔徑見圖2-3及表2-3。圖2-3Fe0@Fe3O4顆粒和納米零價(jià)鐵的BJH低溫吸附-脫附等溫線及孔徑分布圖表2-3納米零價(jià)鐵顆粒及Fe0@Fe3O4納米顆粒BET參數(shù)樣品比表面積(m2/g)孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)nZVI14.5600.11028.185Fe0@Fe3O467.1270.21611.321
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]催化臭氧氧化降解PCB有機(jī)廢液及其機(jī)理[J]. 魯藍(lán)鍶,陳際達(dá),鄢婷,付登林,文亞男,鄧智博,張柔. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2019(09)
[2]WO3-TiO2/ZSM-5催化劑的制備及其光催化脫氯性能[J]. 崔世強(qiáng),閆鋒,于洪華. 石油化工. 2019(05)
[3]Interfacial mechanisms of heterogeneous Fenton reactions catalyzed by iron-based materials: A review[J]. Jie He,Xiaofang Yang,Bin Men,Dongsheng Wang. Journal of Environmental Sciences. 2016(01)
[4]蒸汽-空氣混合注射修復(fù)TCE污染的二維土箱實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王寧,彭勝,陳家軍. 環(huán)境科學(xué). 2014(07)
[5]穩(wěn)定態(tài)納米零價(jià)鐵-厭氧菌聯(lián)合處理法降解2,4,6-三氯苯酚[J]. 舒亞婕,萬金泉,關(guān)澤宇,馬邕文. 化工環(huán)保. 2014(03)
[6]納米零價(jià)鐵催化過氧化氫強(qiáng)化修復(fù)4-氯硝基苯污染地下水的研究[J]. 付融冰. 環(huán)境科學(xué). 2014(04)
[7]Insight into the mode of action of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid（2,4-D） as an herbicide[J]. Yaling Song. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(02)
[8]2,4-二氯苯酚的電化學(xué)氧化降解反應(yīng)研究[J]. 馬淳安,王芬,盧金金,李美超,鄭萬芳. 高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2013(12)
[9]曝氣吹脫法去除水中三氯乙烯等有機(jī)污染物[J]. 向華,施儉,張青,陸峰. 凈水技術(shù). 2011(05)
[10]Fe（OH）2懸浮液在EDTA作用下氧氣氧化生成δ-FeOOH的機(jī)理研究[J]. 魏雨,孟哲,賈振斌,馬子川. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2005(05)
碩士論文
[1]新型Pd/PPy-rGO/foam-Ni電極的制備及其電化學(xué)還原三氯生的研究[D]. 欒聰.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[2]電化學(xué)法還原降解四氯化碳及其中間產(chǎn)物[D]. 楊卓.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]納米零價(jià)鐵處理水中含氯有機(jī)物和鉛的研究[D]. 余淑貞.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué) 2016
本文編號：2900696
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：135 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Fe0@Fe3O4制備裝置簡圖
第2章催化劑的的制備與表征302.2.3Fe0@Fe3O4的表征剛制備出的Fe0@Fe3O4納米顆粒外觀為黑色粉末狀。如掃描電鏡（SEM）圖2-2(a)所示，受自身納米尺寸及磁偶極子間相互作用力的影響，F(xiàn)e0@Fe3O4多以鏈狀分布，個體顆粒呈圓球狀，尺寸主要在50~300nm之間。相似研究認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)是由零價(jià)鐵附著在Fe3O4表面構(gòu)成的，該結(jié)構(gòu)特征可以增加nZVI的比表面積，改善因其聚集和鈍化造成的反應(yīng)活性下降問題，進(jìn)而提高催化顆粒的穩(wěn)定性（Tanetal.,2017）。與單一納米零價(jià)鐵顆粒相比，引入Fe3O4作為載體可以使該種復(fù)合材料具有更好的分散性（Zhuetal.,2009；Fanetal.,2012）。相關(guān)研究證實(shí)，引入活性炭、石墨烯、樹脂和多壁碳納米管等外部載體是避免納米零價(jià)鐵顆粒團(tuán)聚的有效途徑之一（Avilaetal.,2014；Lvetal.,2011；Lietal.,2015；Duarteetal.,2009）。與活性炭、石墨烯等材料相比，F(xiàn)e3O4顆粒在改善以上問題的同時可以加速電子在nZVI到目標(biāo)污染物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移；此外，F(xiàn)e0-Fe3O4間還存在著原電池的協(xié)同作用。圖2-2Fe0@Fe3O4納米顆粒(a)掃描電鏡圖(b)透射電鏡圖(c)X射線能譜分析
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文31圖2-2(b)中的透射電鏡（TEM）分析表明，復(fù)合納米顆粒的表面存在一層鐵的氧化膜，這是由于零價(jià)鐵極強(qiáng)的還原性使得其在制備、儲存和制樣分析過程中存在著難以避免的氧化。圖2-2(c)為Fe0@Fe3O4納米顆粒外層的EDS譜圖，反映了該物質(zhì)外層的元素分布。附著在Fe3O4表面的高活性零價(jià)鐵在合成、干燥、儲存及應(yīng)用過程中極易被氧化成氧化鐵，外層分析中氧元素（O）的存在可以證實(shí)這種現(xiàn)象（Lvetal.,2011）。此外，樣品中碳（C）的存在主要是分析檢測過程中使用的導(dǎo)電膠和制備過程中引入的雜質(zhì)所導(dǎo)致的。nZVI和Fe0@Fe3O4的氮吸附-解吸等溫線及比表面積、孔體積和平均孔徑見圖2-3及表2-3。圖2-3Fe0@Fe3O4顆粒和納米零價(jià)鐵的BJH低溫吸附-脫附等溫線及孔徑分布圖表2-3納米零價(jià)鐵顆粒及Fe0@Fe3O4納米顆粒BET參數(shù)樣品比表面積(m2/g)孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)nZVI14.5600.11028.185Fe0@Fe3O467.1270.21611.321
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]催化臭氧氧化降解PCB有機(jī)廢液及其機(jī)理[J]. 魯藍(lán)鍶,陳際達(dá),鄢婷,付登林,文亞男,鄧智博,張柔. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2019(09)
[2]WO3-TiO2/ZSM-5催化劑的制備及其光催化脫氯性能[J]. 崔世強(qiáng),閆鋒,于洪華. 石油化工. 2019(05)
[3]Interfacial mechanisms of heterogeneous Fenton reactions catalyzed by iron-based materials: A review[J]. Jie He,Xiaofang Yang,Bin Men,Dongsheng Wang. Journal of Environmental Sciences. 2016(01)
[4]蒸汽-空氣混合注射修復(fù)TCE污染的二維土箱實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王寧,彭勝,陳家軍. 環(huán)境科學(xué). 2014(07)
[5]穩(wěn)定態(tài)納米零價(jià)鐵-厭氧菌聯(lián)合處理法降解2,4,6-三氯苯酚[J]. 舒亞婕,萬金泉,關(guān)澤宇,馬邕文. 化工環(huán)保. 2014(03)
[6]納米零價(jià)鐵催化過氧化氫強(qiáng)化修復(fù)4-氯硝基苯污染地下水的研究[J]. 付融冰. 環(huán)境科學(xué). 2014(04)
[7]Insight into the mode of action of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid（2,4-D） as an herbicide[J]. Yaling Song. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(02)
[8]2,4-二氯苯酚的電化學(xué)氧化降解反應(yīng)研究[J]. 馬淳安,王芬,盧金金,李美超,鄭萬芳. 高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2013(12)
[9]曝氣吹脫法去除水中三氯乙烯等有機(jī)污染物[J]. 向華,施儉,張青,陸峰. 凈水技術(shù). 2011(05)
[10]Fe（OH）2懸浮液在EDTA作用下氧氣氧化生成δ-FeOOH的機(jī)理研究[J]. 魏雨,孟哲,賈振斌,馬子川. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2005(05)
碩士論文
[1]新型Pd/PPy-rGO/foam-Ni電極的制備及其電化學(xué)還原三氯生的研究[D]. 欒聰.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[2]電化學(xué)法還原降解四氯化碳及其中間產(chǎn)物[D]. 楊卓.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]納米零價(jià)鐵處理水中含氯有機(jī)物和鉛的研究[D]. 余淑貞.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué) 2016
本文編號：2900696
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