【摘 要】
:
随着工业化的发展,水体中Cr(VI)污染问题日益严重。铁碳微电解法具有去除效率高和成本低廉等特点,是处理含Cr(VI)废水的常用方法。在众多的铁碳微电解材料中,生物碳负载纳米零价铁(n ZVI)所形成的铁碳微电解材料不仅环境友好,而且具有较高的反应活性,可实现水体中Cr(VI)的有效去除。本文以提升生物碳负载纳米零价铁微电解复合材料性能及安全性为主要入手点,首先对绿色合成法制备n ZVI的实验条件
论文部分内容阅读
随着工业化的发展,水体中Cr(VI)污染问题日益严重。铁碳微电解法具有去除效率高和成本低廉等特点,是处理含Cr(VI)废水的常用方法。在众多的铁碳微电解材料中,生物碳负载纳米零价铁(n ZVI)所形成的铁碳微电解材料不仅环境友好,而且具有较高的反应活性,可实现水体中Cr(VI)的有效去除。本文以提升生物碳负载纳米零价铁微电解复合材料性能及安全性为主要入手点,首先对绿色合成法制备n ZVI的实验条件进行优化,在获得分散性好、抗氧化能力强的n ZVI的基础上,选择蛋白质含量丰富的酵母为碳源制备了氮掺杂多孔酵母碳负载纳米零价铁(YC/Z@n ZVI),并进一步构建了海藻酸钙包埋YC/Z@n ZVI的微电解复合材料(CAF-(YC/Z@n ZVI))。实验考察了基于酵母的铁碳微电解材料去除水中Cr(VI)的性能,探讨了酵母碳的内源氮掺杂对微电解体系去除Cr(VI)性能提升的作用,并从体系铁离子溢出的角度分析了酵母基铁碳微电解材料的绿色安全性。本文的主要研究内容及结论如下:(1)以石榴皮提取物为还原剂和分散剂,使用绿色合成法制备了n ZVI。通过SEM、XRD、FTIR、TGA等分析手段对n ZVI的物理化学性质进行表征,讨论了反应时间、铁盐浓度、提取物多酚浓度等合成条件对n ZVI粒径和产率的影响,并对其可能的合成规律进行了探究。实验结果表明:石榴皮提取物合成的n ZVI呈无定型结构,尺寸为200nm左右;来自于石榴皮提取物的多酚类物质不仅参与了Fe2+还原,还可作为分散剂包覆在n ZVI表面。当反应时间为120 min,Fe2+浓度为0.05 mol/L,多酚浓度为15 mg/m L时合成产物n ZVI的粒径及产率为最优。(2)以蛋白质含量丰富的酵母为碳源,石榴皮多酚提取物为还原剂,采用Zn Cl2活化法制备了氮掺杂多孔酵母碳负载纳米零价铁微电解材料(YC/Z@n ZVI)。利用SEM、XRD、BET、电化学阻抗、XPS等手段对样品的形貌、结构以及性能进行表征,考察了YC/Z@n ZVI对水中Cr(VI)的去除性能,探究了酵母碳的氮掺杂提升材料的Cr(VI)去除性能的作用以及YC/Z@n ZVI去除水中Cr(VI)的可能机理。结果表明:Zn Cl2活化后的酵母碳(YC/Z)呈椭球形结构,尺寸2.70μm左右,平均孔径为3.37nm,比表面积3.32m~2/g,具有优异的Cr(VI)吸附以及电化学性能。实验表明YC/Z@n ZVI对水中Cr(VI)去除效果显著优于YC@n ZVI,反应时间为60min时,二者对Cr(VI)去除率分别为93%和71%。机理分析认为,YC/Z@n ZVI在去除水中Cr(VI)过程中,n ZVI主要通过释放的电子以及产生的Fe(II)作用实现Cr(VI)的还原,而氮掺杂的YC/Z则在为Cr(VI)吸附和富集提供大量活性位点的同时,还利用其高效的电子传输性能促进了电子的传递和释放,二者共同参与了体系Cr(VI)的去除。(3)利用海藻酸钙凝胶(CA)对YC/Z@n ZVI进行包埋处理,制备了海藻酸钙-酵母碳基微电解复合材料(CAF-(YC/Z@n ZVI))。通过SEM、FTIR等表征手段对样品的形貌、结构及物理化学性质进行表征,考察了CAF-(YC/Z@n ZVI)去除水中Cr(VI)的性能及体系铁离子溢出情况,并结合CAF-(YC/Z@n ZVI)的结构及吸附性能给出了可能的机理解释。实验结果表明:冷冻干燥制备的CAF-(YC/Z@n ZVI)能较好的保留凝胶内部结构,有利于获得充足的反应接触空间,该样品去除水中Cr(VI)的性能优于未包埋样品YC/Z@n ZVI,而且反应后CAF-(YC/Z@n ZVI)体系中总铁和总铬的浓度均明显小于YC/Z@n ZVI体系。机理分析实验认为,CAF-(YC/Z@n ZVI)对水中Cr(VI)的还原去除作用分为两个过程:Cr(VI)首先经迁移及孔道扩散进入凝胶结构,进而在YC/Z@n ZVI的铁碳微电解作用下去除;吸附作用与离子交换作用是总铁及总铬释放量减少的主要原因。
其他文献
肥城桃产业是山东省泰安市肥城市三大农业产业之一,是肥城市经济收入的重要组成部分。近几年肥城桃品质受气候环境、土壤养分等因素影响,果实的整齐度相对较差,仅通过种植经验预测桃园桃品质的效果较差,难以满足肥城桃产业现阶段需求。针对上述问题,本研究基于桃园土壤养分和气象环境,通过数理统计、智能算法等方法进行肥城桃的品质预测模型研究,设计并实现了肥城桃品质预测系统,为肥城桃品质预测提供了切实可行的方法与工具
牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.),芍药科芍药属灌木,我国重要的观赏植物,在园林应用及花卉文化中占有重要的地位。牡丹品种多样,目前的研究主要集中于花色花型及花期调控等方面,花香方面的研究较少。本研究以芳香型牡丹‘海黄’为试验材料,基于顶空固相微萃取(SPME)与气相色谱质谱联用(GC-MS)法测定分析花瓣不同开花期花香成分的变化,同时结合转录组测序技术筛选萜类化合物合成途
水分和氮肥是影响烟草生长发育的重要因素,对烟叶的产量和品质有较大的影响。为促进山东烟区烤烟早发快长及提早成熟提供栽培技术依据,本试验以烤烟品种中烟202为试验材料,通过不同氮素浓度漂浮育苗试验、水分和氮肥盆栽试验,研究氮素营养液浓度对烟苗素质、成苗时期以及水分与氮肥供应对烤烟农艺性状、生育期、叶片酶活性、烤后烟叶产量和品质的影响。研究结果如下:(1)低营养液氮素浓度有利于烟草种子发芽和出苗,但营养
高粱是世界第五大禾谷类作物,具有C4光合特性,对高温,干旱和盐碱等极端环境具有良好的耐受性。与其他作物相比,高粱富含多种有益健康的酚类化合物如单宁、花青素等。单宁,又称原花青素,具有抗氧化,抗紫外线等生物学功能,同时也是酒中特殊风味的来源。在课题组前期的研究中,我们图位克隆了两个通过隐性上位作用控制单宁合成的基因Tannin1和Tannin2,并针对Tannin1开发了分子标记。但高粱单宁的合成途
随着智能化生活的到来,伴随着通信技术的飞速发展,晶振作为一种小体积,低成本的频率源,其使用范围越来越广泛。电子技术的不断进步与电子产品快速更迭也使行业对晶振的需求快速增长。无论是在通信设备中还是军工领域,晶振作为系统的频率基准会受到外界温度以及设备本身老化的影响而导致其输出频率发生严重的偏移,这必将会很大程度上影响设备的性能。长久以来,关于晶振补偿技术的研究从未停止,但直至目前尚未研制出可以进行工
波普尔三个世界理论一经产生就争论不断、褒贬齐聚,但却深深吸引着技术时代的我们。技术时代为波普尔三个世界理论尤其是“世界3”理论的内容客体,给予了更大的发挥空间。论文对波普尔“世界3”理论展开了较为系统的研究,但并不仅仅是对波普尔“世界3”理论的经典文本解读,更重要的是立足当今时代对“世界3”理论的冲击,力图通过描绘当代技术发展因素对“世界3”理论的影响,来体现知识本体带给这个世界的变化。首先,梳理
随着土地资源开发利用程度不断加大,人地之间的矛盾日益凸显出来。在开发利用土地资源时虽获得了经济效益,但是随之也带来了土地生态安全问题。正确处理好土地集约利用与土地生态安全的耦合关系,对缓解区域人地矛盾、推进人与土地、生态和谐发展具有重要意义。为响应习近平总书记提出的加快产业生态化和生态产业化为主体的生态经济体系,破解发展与保护的矛盾,践行“绿水青山就是金山银山”的理念,本文对土地集约利用与生态安全
考虑到公路的三维本质,三维视距较二维视距更能准确反映驾驶人的真实视距。目前,公路三维视距计算过程复杂、基于软件的三维视距检验方法的可靠性未得到验证,实际应用受限,加上三维视距的变化特性以及各因素对三维视距的影响程度不够明确,导致设计人员难以从三维角度精准把控视距,给行车安全带来了隐患。因此,研究便捷可靠的软件三维视距检验方法,明确三维视距变化特性及其对影响因素的敏感程度,对于分析实际行车视距和实现
随着经济持续快速稳定发展,我国城镇污泥产量巨大,对环境造成严重危害。污泥气化利用污泥中有机质分解转化为清洁能源气体,具有良好的发展前景。气化过程中,催化剂能否发挥优异催化性能起着重要作用。鉴于海泥(SM)中含有Fe2O3以及具有较大比表面积,可作为催化剂载体,促进污泥气化反应过程中水煤气转化反应和甲烷重整反应的正向进行。因此,本研究以SM为催化剂载体,分别通过共浸渍法和机械化学法制备了载Ni、Fe
我国脱贫攻坚战在2020年底取得全面胜利,绝对贫困已经消除,进入了向全面乡村振兴前进的后扶贫时代。后扶贫时代的主要任务在于脱贫成果巩固、乡村高质量发展以及乡村群众高水平增收等。产业扶贫作为重要的扶贫手段,因其较强的帮扶增收能力和可持续性,在后扶贫时代尤其需要发挥其应有作用。后扶贫时代产业扶贫政策目标为防止脱贫群众“返贫”、推动乡村产业高质量发展、实现乡村群众更高层次的增收。为保障政策效用,在实践中