【摘 要】
:
本文以纳米零价铁(Nanoscale Zero-valent iron,nZVI)为基本材料,对其进行修饰。首先,使用具有吸附性能较强的牡蛎粉(oyster shells,OS)负载到nZVI上,然后进行硫化合成了一种新型三元复合材料S-nZVI@OS。nZVI具有很强的还原性和吸附性,作为一种非常有效的还原材料,被广泛用于污染土壤和地下水的修复技术。nZVI能够解决多类高浓度的有机污染物和重金属
论文部分内容阅读
本文以纳米零价铁(Nanoscale Zero-valent iron,nZVI)为基本材料,对其进行修饰。首先,使用具有吸附性能较强的牡蛎粉(oyster shells,OS)负载到nZVI上,然后进行硫化合成了一种新型三元复合材料S-nZVI@OS。nZVI具有很强的还原性和吸附性,作为一种非常有效的还原材料,被广泛用于污染土壤和地下水的修复技术。nZVI能够解决多类高浓度的有机污染物和重金属问题,而且处理周期短,效率高。但由于nZVI颗粒的高表面能,以及磁力的作用,通常会发生团聚,同时nZVI具有高还原性,对环境介质非常敏感,容易在表面形成一个氧化物钝化层,不利于nZVI持续与目标污染物进行反应,从而影响去除效率。研究表明,硫化改性nZVI可以抑制其与水的反应,从而会延长材料的使用寿命。固体材料的负载改性可以有效减少颗粒之间的团聚,同时固体材料本身具有良好的吸附性可以有效的增加材料的反应活性,但是无法延长材料在水中的寿命。因此本文利用固体负载以及硫化改性两种方法,制备出高活性、抗老化、分散性强的新型三元复合材料S-nZVI@OS。本研究选取了以工业生产中主要重金属污染离子Cr(Ⅵ)和核污染中典型离子U(Ⅵ)为研究对象,探究新型材料对这两种污染离子的去除机理。(1)探索新型复合材料S-nZVI@OS在吸附和还原Cr(Ⅵ)过程中的潜在的协同效应。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析显示,Fe(0)和Fe S很好地分散在OS表面。此外,S-nZVI@OS复合材料的稳定性高于nZVI,这已被材料老化实验所证明。研究了不同的S/Fe摩尔比、时间、温度、Cr(Ⅵ)的初始浓度和初始p H值对去除效率的影响。结果表明,随着S/Fe摩尔比的增加,对Cr(Ⅵ)的去除能力先是迅速增加,然后缓慢下降。批量实验表明,最佳的S/Fe摩尔比为0.2,在p H值为3.5时,Cr(Ⅵ)的去除能力约为158mg/g。硫的引入不仅可以促进Cr(Ⅵ)的还原,还可以与Cr(III)结合,在S-nZVI@OS上形成沉淀,主要为CrxFe(1-x)OOH和Cr2S3。吸附热力学和动力学研究表明,Langmuir模型和拟二阶动力学模型可以描述吸附等温线和动力学。这些结果表明,S-nZVI@OS是一种有效且安全的去除水溶液中Cr(Ⅵ)的材料。(2)通过上一个体系的研究发现新型复合材料S-nZVI@OS相比于S-nZVI和nZVI@OS具有更加优秀的去除性能。基于此,本文继续探究去除核废液中U(Ⅵ)的机理。机理分析表明,去除U(Ⅵ)的过程主要通过表面络合和还原生成固体氧化物固定在材料的表面。动力学实验表明去除U(Ⅵ)的过程能较快的达到反应平衡时间(<1小时)。在p H=6、温度为298K时S-nZVI@OS(S/Fe=0.2)对U(Ⅵ)的最大吸附容量达到510.2mg/g。S-nZVI@OS对U(Ⅵ)的吸附过程复合朗缪尔模型和拟二级动力学模型。温度的升高不利于吸附的过程进行,说明去除U(Ⅵ)的过程是一个放热的反应。通过对不同温度的探究,利用阿伦尼乌斯方程计算出反应活化能为18.625k J·mol-1,从而确定S-nZVI@OS对U(Ⅵ)的吸附为化学吸附。S-nZVI@OS去除U(Ⅵ)的行为受到体系p H值的影响,而与离子强度(NO3-)无关,证明了新型复合材料对去除重金属离子具有普适性。
其他文献
近年来,以惯性导航、GPS、激光SLAM等为代表的机器人定位与导航技术得到了广泛应用,但惯性导航定位精度低、GPS无法用于室内环境、激光SLAM对安装结构要求较高且激光传感器体积大等因素,使该技术应用受到限制。计算机视觉技术飞速发展的同时,使得视觉SLAM技术成为争相研究的热点。本文主要针对室内移动机器人的视觉定位与导航技术进行研究,主要工作及成果如下:(1)针对现有ORB-SLAM2系统在复杂动
随着现代社会科技的不断发展,仅依靠单一导航源的导航系统由于信息源易被干扰的原因而导致可靠度低,已无法满足生活、生产上对定位导航服务在精度、稳定性上的需求。目前,可供人们使用的导航信息源越来越多,由不同类型传感器组成的导航系统也变得十分多样化,由于不同导航系统各自具有不同的优缺点,提高导航系统性能的有效途径便是采用组合导航技术。本文主要结合多传感器的优势,研究基于多传感器的多源融合即插即用组合导航系
作为一种新型、具有高灵敏的检测手段,表面增强拉曼散射光谱(SERS)在材料、医学、环境检测等领域被广泛地应用。虽然半导体SERS材料具有低成本,生物相容性好,稳定性高等优点,但是其SERS灵敏度远弱于贵金属材料。因而,研究不同改性策略以增强半导体SERS衬底的灵敏性,深入了解不同SERS增强机制的作用原理对拓宽半导体SERS材料的实际应用、促进其研究发展具有十分重要的意义。综合以上原因,本文以金属
现如今,工业技术的发展带来了严重的水污染问题,其中重金属污染对环境和人体的伤害最大。处理水中重金属污染的方法有很多,而其中因为操作简单,处理成本相对不高并且不会产生次生污染等特点,使得吸附法受到了广大学者的青睐。因此,在本论文的实验中采用吸附法来处理废水中的重金属Cr(VI)和Cd(II)的污染。氧化石墨烯(GO)具有高表面积、含有较多官能团和亲水性好易于分散等特点,被广泛应用到水污染的处理过程中
随着计算机技术的不断发展,作战形式的不断更新,以及“网络中心战”、“信息栅格技术”等概念的进一步延伸,分布式的防空火控目标跟踪系统逐渐成为现代信息化条件下作战发展的主要趋势。在分布式火控系统中,各观测节点对同一目标的运动状态进行观测时,各节点的状态观测值之间存在一定的相关性。然而在实际应用中,这种相关性很难精确获取,但是忽略这种相关性会对融合精度产生不良影响。另外,由于作战环境的变化、周围电磁环境
近年来,随着临近空间飞行器的快速发展,其精准定位与高精度的姿态获取成为各国的研究方向。天文导航利用宇宙中的自然天体作为参考物,具有精度高、消耗小、抗干扰能力强等特点,逐渐应用于临近空间飞行器中。星图识别是研究星敏感器工作的关键技术,对天文导航的发展具有重要意义。星图识别一般包含星图模拟、星图预处理、导航星库的构建、星图特征匹配等环节。本文在现有算法的基础上,对星图模拟、导航星库构建、星图特征匹配环
铅炭电池与传统铅酸电池相同,具有安全、廉价、稳定等性能,在负极板中添加炭材料后,可以为电池提供电容缓冲和导电网络,从而显著延长高倍率部分荷电态(HRPSo C)下电池的循环寿命。然而,在负极中添加炭材料一方面会加剧析氢反应的发生,产生的氢气会使炭颗粒与铅分离,破坏负极板的结构稳定性;另一方面铅与炭混合不均匀,会减少负极活性材料(海绵铅)和炭材料在充电过程中的连接,形成炭材料聚集,进而导致电池电阻上
近年来,随着无人机产业的飞速发展,无人机的使用也开始大规模普及,同时,无人机带来的隐患也日益增加。因此,使用基于视觉的方法对无人机的探测作为反制其问题的前提与关键,受到了广泛的关注。由于待探测无人机往往在低空场景下以小目标的特征呈现,如何将无人机与常见的低空小目标(如低空飞鸟、风筝、气球等)区分就成为了这项技术的重点。因此,针对低空小目标的检测技术研究具有重要的理论和应用价值。本文以低空小目标为检
过渡金属磷化物(TMPs)因其过电位低、持续析氢反应(HER)动力学快而被认为是一种高效、长期稳定的助催化剂。电子和空穴的转移行为是影响光催化反应的最主要因素。目前,报道的多数光催化剂因电子和空穴易结合,导致光催化析氢性能不高,限制了实际应用。所以,为了提高光催化效率,考虑引入助催化剂。然而,以前研究人员使用的贵金属类助催化剂高昂的价格和匮乏性使其在析氢方面的应用并不出色,研究并寻找贵金属的替代品
对于口齿不清、四肢瘫痪的老年人、残障人等,需要进行长期护理以解决其生存障碍,而护理的前提是准确并及时的了解患者需求。视线追踪技术近年发展迅速,具有极好的人机交互应用前景,因此本文研究将视线追踪技术应用于护理需求识别中,利用患者的视线注视点位置来识别需求,从而弥补语音、手势等识别方式的不足,并借助本实验室自主研发的护理床响应需求,力求为老年残障人士提供更加自然便捷的一体化护理。本文主要工作如下:(1