磁性納米復(fù)合材料的制備及其在部分重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，磁性納米材料因其優(yōu)越的反應(yīng)活性而備受關(guān)注，其在重金屬污染治理與修復(fù)中亦具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過制備不同類型的磁性納米復(fù)合材料，并對其結(jié)構(gòu)進行表征;同時，分別以重金屬元素鉛(Pb)、鎘(Cd)及鉻(Cr)為研究對象，探討目標(biāo)污染物在體系中去除的動力學(xué)過程及外界影響因素。
　　1、采用水熱法與液相還原法制備相對穩(wěn)定的NZVI@CM(NZVI@C/Fe3O4)復(fù)合材料，通過透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射光譜(XRD)

2、、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)及熱重分析(TG)等手段對磁性復(fù)合材料進行了表征，并將磁性復(fù)合材料NZVI@CM應(yīng)用于去除水溶液中的重金屬鉛元素，結(jié)果表明:
　　(1)所合成的Fe3O4顆粒為球形粒子，粒徑約為150nm左右，復(fù)合材料中Fe3O4表面包覆了一層碳膜，而NZVI均勻地分散在CM(C/Fe3O4)的表面;
　　(2)與CM及NZVI相比，NZVI@CM復(fù)合材料能快速、有效地去除體系中的重金屬鉛元素，當(dāng)pH為7、

3、NZVI@CM復(fù)合材料的用量為60 mg時鉛元素的去除效率達(dá)99.7％;
　　(3)體系中NO3-與Cl-的存在不利于重金屬元素的去除;
　　(4)重金屬鉛元素的去除符合二級反應(yīng)動力學(xué)。
　　2、采用氧化法與液相還原法制備納米零價鐵/氧化石墨烯(NZVI/GO)磁性復(fù)合材料，通過TEM、XRD、FT-IR、TG及Raman等方法對納米材料的結(jié)構(gòu)進行表征，并將NZVI/GO磁性復(fù)合材料應(yīng)用于水溶液中重金屬鎘元素的去除，同

4、時對反應(yīng)時間、復(fù)合材料中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、復(fù)合材料投加量、pH、溫度以及鹽度等因素對鎘元素去除效率的影響進行了探討。實驗結(jié)果表明:
　　(1)所制備的復(fù)合材料中GO為片層結(jié)構(gòu)，NZVI顆粒直徑為25～50 nm左右:
　　(2) GO本身對Cd(Ⅱ)基本沒有吸附，GO與NZVI的質(zhì)量比為1∶3時材料具有最高的反應(yīng)活性，此時體系中重金屬鎘元素的去除率高于98％;
　　(3)體系中鹽度的增加將使重金屬鎘元素的去除效率略有下

5、降。
　　3、采用共沉淀法與溶膠-凝膠法制備C16/Fe3O4@SiO2磁性復(fù)合材料，通過TEM、XRD、FT-IR及TG等方法對所合成材料進行結(jié)構(gòu)表征，并將其應(yīng)用于溶液中Cr(Ⅲ)及Cr(Ⅵ)元素的去除，考察了pH、吡咯烷二硫代甲酸胺鹽(APDC)濃度、磁性復(fù)合材料投加量、共存離子、洗脫劑種類等因素對Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除效率的影響。實驗結(jié)果表明:
　　(1)所制備的Fe3O4微粒呈球型，其粒徑約為20 nm且分散均

6、勻，復(fù)合材料中SiO2和C16成功修飾在Fe3O4顆粒表面;
　　(2)體系中APDC的添加對重金屬元素Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除具有明顯的影響，當(dāng)pH為9.0、APDC濃度為3.125 mmol·L-1時，Cr(Ⅲ)的去除率可達(dá)94.8％，而Cr(Ⅵ)在pH為2.0、APDC濃度為12.5 mmol·L-1時，去除效率可達(dá)99.7％;
　　(3)實驗條件下，該方法對Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的去除具有較好的選擇性，體系中Pb