论文部分内容阅读
铬是一种重要的工业原料,在生产生活的许多领域都没有替代材料。铬的广泛应用以及不合理排放,引发了严重的水污染问题。Cr(VI)因其具有剧毒性、致癌性以及强迁移性而被列为优先控制污染物。因此,铬污染问题成为环境领域工作者研究的热点。近些年的研究表明,纳米零价铁具有大的比表面积、高的反应活性以及可修复多种水体污染物等特点,成为Cr(VI)水体污染修复的一种新的控制技术。然而,在实际应用过程中,纳米铁存在易团聚、易自燃、易被氧化等问题,这些问题严重制约了纳米零价铁的制备和应用。针对以上问题,本论文在液相还原法制备纳米零价铁的基础上进行改进,以壳聚糖为稳定剂,通过优化实验条件制备出壳聚糖稳定纳米零价铁,并通过实验考察其对六价铬的去除效率。主要研究内容如下:通过优化实验条件得到活性最强的壳聚糖稳定纳米零价铁的制备条件为:0.05mol/L HNO3溶液溶解壳聚糖,得到壳聚糖质量百分含量为0.5%的壳聚糖硝酸溶液。取30 mL壳聚糖溶液和120 mL含2.978 g硫酸亚铁水溶液混合均匀,调节溶液的pH值为6,向溶液中持续通入高纯氮气30 min以上,将新配置的100 m L含2.434 g NaBH4水溶液通过恒压分液漏斗以1滴每秒的速率向三口瓶中滴加,在20 oC下反应,反应时间为90 min,制备出壳聚糖稳定纳米零价铁。样品表征结果表明,壳聚糖稳定纳米零价铁的粒径范围约100-150 nm,且抗氧化性得到显著提高。通过壳聚糖稳定纳米零价铁、普通纳米零价铁和普通铁粉去除Cr(VI)的对比实验发现,在相同的实验条件下壳聚糖稳定纳米零价铁对Cr(VI)的去除效率高于普通纳米零价铁和普通铁粉。通过单因素批量实验考察Cr(VI)初始浓度、壳聚糖稳定纳米零价铁用量、体系pH值、体系温度对Cr(VI)的去除效率影响。结果表明,Cr(VI)的去除效率随着Cr(VI)初始浓度和体系pH值的增大而降低,随着温度升高和壳聚糖稳定纳米零价铁用量的增加而增大,并且反应符合拟一级动力学。在暗态条件下,有机酸单独存在几乎不能够还原Cr(VI),但是有机酸的存在能够加速壳聚糖稳定纳米零价铁还原Cr(VI)的反应;在光照条件下,有机酸能够与Cr(VI)发生的还原反应,并且能显著促进壳聚糖稳定纳米零价铁去除Cr(VI)的反应。