氫氣還原天然褐鐵礦、菱鐵礦制備零價鐵及其除磷作用.pdf

1、隨著人類對水體富營養(yǎng)化環(huán)境問題的關(guān)注以及對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，凈化含磷污廢水迫在眉睫。尋求高效、低廉的除磷材料倍受研究者的關(guān)注。新型材料納米零價鐵因其比表面積大，吸附能力強而被廣泛用作吸附劑。本文利用XRD、XPS、TG/DTG、SEM、TEM、BET等表征手段研究了銅陵天然褐鐵礦及菱鐵礦的礦物組成及其形貌形態(tài)特征，并通過熱處理方式獲得褐鐵礦、菱鐵礦納米結(jié)構(gòu)化相變零價鐵。通過靜態(tài)實驗研究了不同因素（煅燒溫度、初始pH值、反應(yīng)時間、初始磷

2、濃度、氧氣總量、干擾離子對納米鐵除磷效率的影響以及反應(yīng)動力學(xué)、吸附平衡的研究。同時將納米零價鐵作為動態(tài)柱填料并探究其除磷性能。得出以下結(jié)論:
　　(1)銅陵天然褐鐵礦主要由針鐵礦（＞90wt％）和石英組成，褐鐵礦晶體呈針狀和片狀，具納米尺寸，集合體呈筍狀和球狀;熱處理促使針鐵礦進一步納米結(jié)構(gòu)化相變形成零價鐵，具多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積特征。
　　(2)銅陵天然菱鐵礦礦石主要成分為菱鐵礦(FeCO3)，除此之外還含有少量的針鐵礦、

3、黏土、石英等雜質(zhì)。菱鐵礦呈菱面體形態(tài)，樣品中存在的葉片狀形態(tài)的物質(zhì)主要為伊蒙黏土礦物，針狀、棒狀形態(tài)的礦物為菱鐵礦經(jīng)風(fēng)化氧化形成的針鐵礦。
　　(3)當煅燒溫度達550℃及以上，氫氣流速為180mL/min，氫氣分別還原天然褐鐵礦和天然菱鐵3h可以完全轉(zhuǎn)變成納米零價鐵。通過BET數(shù)據(jù)分析和實驗結(jié)果證明，隨著煅燒溫度升高，納米鐵對磷的去除效率先升高后逐漸降低。要保證納米零價鐵除磷效果最佳，氫氣還原天然鐵礦制備納米零價鐵最佳煅燒溫度點

4、是550℃。
　　(4)通過靜態(tài)實驗，考察了不同煅燒溫度、初始pH值、氧氣總量、初始濃度、干擾離子等對納米零價鐵除磷效果的影響，通過實驗確定去除效果的最佳條件，并進一步分析了納米零價鐵除磷的機理。結(jié)果顯示，在弱酸且溶解氧存在的條件下，本文兩種材料制備出的納米零價鐵除磷效率達95％及以上。在納米零價鐵除磷過程中，反應(yīng)時間、初始磷濃度、pH值、溶解氧量對去除率影響很大。而除磷效果基本不受反應(yīng)溫度的影響。
　　(5)氫氣還原褐鐵礦