【摘 要】
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工业的急速发展所造成的铬污染事件频发,越来越引起公众的关注和重视。Cr(Ⅵ)在水环境中的迁移能力强,是一种具有高毒性和致癌性的物质,国际上已将其确定为最优先的有毒污染物之一,而Cr(Ⅲ)比Cr(Ⅵ)的毒性小得多,因此,将Cr(Ⅵ)用有效的方法还原成Cr(Ⅲ)成为处理铬污染的有效途径。在Pd催化剂的存在及作用下,利用还原剂甲酸能够高效地将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),且产物无污染。尽管Pd胶体催化剂同
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工业的急速发展所造成的铬污染事件频发,越来越引起公众的关注和重视。Cr(Ⅵ)在水环境中的迁移能力强,是一种具有高毒性和致癌性的物质,国际上已将其确定为最优先的有毒污染物之一,而Cr(Ⅲ)比Cr(Ⅵ)的毒性小得多,因此,将Cr(Ⅵ)用有效的方法还原成Cr(Ⅲ)成为处理铬污染的有效途径。在Pd催化剂的存在及作用下,利用还原剂甲酸能够高效地将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),且产物无污染。尽管Pd胶体催化剂同样具有较高的催化还原活性,但由于Pd胶体使用后难回收,贵金属Pd的价格过高,因此,制备负载型Pd催化剂可以有效解决这种问题。本文使用简便的方法制备了不同表面活性剂辅助下的Pd纳米颗粒,并将其成功的进行了有效负载,得到了Pd/Al2O3负载型纳米催化剂。通过改变制备过程中Pd的负载量、表面活性剂的使用量、反应时间、反应温度,以及使用有效去除过多使用表面活性剂的方法,并将其作为催化剂用于以甲酸为还原剂的Cr(Ⅵ)催化还原反应,探究催化剂制备条件对催化剂还原效率的影响,研究内容包含以下两点:(1)以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂制备得到的Pd纳米颗粒。在载体上分散性较好,没有产生团聚现象,通过ICP、XRD、TEM、XPS等分析手段进行了表征,在甲酸催化还原降解Cr(Ⅵ)的实验中,探究Pd/Al2O3纳米催化剂制备条件对催化剂还原效率的影响。当活性测试条件为室温下、p H=3.6、催化剂的量为8 mg、初始浓度为0.1 mg/m L时,在理论负载量为2 wt%、n(PVP/Pd)=4.8、180℃下反应12 h时所制备得到的Pd/Al2O3纳米催化剂对催化还原降解Cr(Ⅵ)显示出较高的催化活性。(2)以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为保护剂制备得到的Pd纳米颗粒具有规整的凹形立方体形貌结构,其内部存在许多裂隙。通过ICP、XRD、TEM、XPS等分析手段进行了表征,在甲酸催化还原降解Cr(Ⅵ)的实验中,探究Pd/Al2O3纳米催化剂制备条件对催化剂还原效率的影响。当活性测试条件为室温下、p H=3.6、催化剂的量为8 mg、初始浓度为0.1 mg/m L时,在理论负载量为5 wt%、CTAB用量为n(Pd2+)/n(CTAB)=1:1、反应时间为5 min、反应温度为60℃条件下得到的Pd/Al2O3纳米催化剂,对催化还原降解Cr(Ⅵ)显示出较高的催化活性。并采用“沉积-再分散”法对多余的CTAB进行了深度处理,实验表明,该方法可以对过量使用的表面活性剂实现更为彻底且有效的深度处理,在催化还原降解Cr(Ⅵ)反应中得到了充分验证。
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