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Cr(Ⅵ)是目前国际上公认的毒性最大重金属之一,对人类健康和生态环境都有严重的危害。自然界中的六价铬主要存在于水体和土壤中,尤其是水体中的Cr(Ⅵ)具有难降解,易迁移的特性,可以通过食物链的传递和富集,最终危害人类健康。因此,解决六价铬在水体中的污染问题是一个迫切解决的环境难题。近年来,由于纳米零价铁具有较强的还原性,在水体Cr(Ⅵ)的污染修复应用中表现出显著优势,故被广泛应用于Cr(Ⅵ)以及其他重金属的去除。但是纳米零价铁在制备和实际应用中却由于其易团聚和易氧化的弊端影响其在实际工程应用中的推广。本文以苦丁茶提取液为还原剂,贝壳粉为负载基,对纳米零价铁进行负载改性,制备贝壳基负载纳米零价铁(SP@NZⅥ),以期提高纳米零价铁的抗团聚、抗氧化能力和稳定性。同时贝壳通过粉碎过筛、热解后,其对水体中Cr(Ⅵ)自身就有一定的吸附性,本研究将纳米铁和贝壳粉通过负载结合,使二者对Cr(Ⅵ)的去除呈现协同作用,实现高效去除Cr(Ⅵ)的目的,同时也为苦丁茶、贝壳等自然资源的利用开辟了新途径。本论文首先研究了贝壳粉的热解温度、贝壳粉粒径和贝壳-纳米铁负载比对绿色制备的SP@NZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,通过响应面法优化制备工艺参数,得出SP@NZⅥ的最佳绿色制备参数,并在最佳制备条件下,绿色合成了SP@NZⅥ材料,以扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对制备材料进行了结构表征,同时应用该材料于水中Cr(Ⅵ)的去除研究,对包括吸附的影响因素(SP@NZⅥ的投加量、初始p H和温度)、吸附动力学、吸附等温模型等进行探讨,优化吸附影响因素,初步分析了SP@NZⅥ去除Cr(Ⅵ)的作用机制。得到以下结论:(1)通过研究制备条件单因素对SP@NZⅥ去除Cr(Ⅵ)效果的影响,可知:随着贝壳粉热解温度的升高,SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除率随之增大,当温度高于500℃,Cr(Ⅵ)去除率随之减小;贝壳粉粒径越小,其合成的SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除率越大;随着贝壳粉与纳米铁的质量比逐渐增大,其去除率也呈现先增大后减小的趋势,质量比为4∶1时,去除率达到最大。(2)通过对SP@NZⅥ的制备条件进行响应面法优化,得出最佳制备条件为:SP/NZⅥ质量比3.43,贝壳粉热解温度517℃,粒径为210目。以SEM、FTIR和XRD对优化条件下制备的贝壳粉和SP@NZⅥ进行结构表征,结果表明:热解后的贝壳粉结构呈现疏松多孔状结构,苦丁茶提取液可以将Fe2+成功还原为粒径32~79 nm的纳米零价铁颗粒(NZⅥ),并均匀分布于贝壳粉表面,有效降低了NZⅥ团聚度,同时NZⅥ在空气中的抗氧化能力有所增强。(3)将等质量的SP@NZⅥ复合材料、贝壳粉(SP)以及物理混合物(SP+NZⅥ)同时加入相同的Cr(Ⅵ)溶液中,对比Cr(Ⅵ)去除性能,结果表明:SP@NZⅥ对水中Cr(Ⅵ)的去除率高达92.35%,SP的去除率仅为11.99%,物理混合物最大去除率仅为65.06%,相比未负载的混合物,SP@NZⅥ去除率提高了53.47%,表明利用SP负载NZⅥ,可以有效提高其吸附性能,同时SP对Cr(Ⅵ)的去除也起到了一定的作用,因此可推断SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除具有两种材料的协同效应。(4)以SP@NZⅥ为吸附剂,探讨了吸附条件对吸附效果的影响,吸附条件包括吸附剂用量、p H、温度,结果表明:在一定的参数范围内,随着吸附剂用量的增大、p H的减小和温度的升高,Cr(Ⅵ)的去除率也随之增大。通过正交试验,求得最佳吸附条件为:SP@NZⅥ的投加量为3.0 g/L,溶液p H 2.0,吸附温度为45℃。(5)通过探究SP@NZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)的吸附等温模型,发现吸附过程对Langmuir模型的拟合效果最好;通过准1级和准2级动力学分析,吸附过程符合准2级动力学模型;通过XPS表征,揭示了SP@NZⅥ对Cr(Ⅵ)去除主要是通过氧化还原反应,属于化学吸附行为为主的作用机制。