【摘 要】
:
Cr(Ⅵ)致癌、致畸、致突变,是重金属污染的主要组成部分。吸附法去除水体Cr(Ⅵ)具有经济效益高、操作简便的优势,因而受到研究人员的广泛关注。活性炭是最常用的吸附剂,但用活性炭吸附水体Cr(Ⅵ)会存在反应速度慢、再生性差等问题,且工业上大规模的使用商业活性炭也会增加去除成本。因此拓宽活性炭的来源以及对活性炭进行改性以满足实际应用需要是当前的研究关键。本文以百慕大草屑为原料制备的活性炭为基础,通过与
论文部分内容阅读
Cr(Ⅵ)致癌、致畸、致突变,是重金属污染的主要组成部分。吸附法去除水体Cr(Ⅵ)具有经济效益高、操作简便的优势,因而受到研究人员的广泛关注。活性炭是最常用的吸附剂,但用活性炭吸附水体Cr(Ⅵ)会存在反应速度慢、再生性差等问题,且工业上大规模的使用商业活性炭也会增加去除成本。因此拓宽活性炭的来源以及对活性炭进行改性以满足实际应用需要是当前的研究关键。本文以百慕大草屑为原料制备的活性炭为基础,通过与Fe3O4、TiO2纳米粒子结合,旨在开发高效、快速、可重复使用的水体Cr(Ⅵ)去除材料。主要内容如下:(1)以百慕大草为原料、KOH为活化扩孔剂制备百慕大草基活性炭(BGAC),通过正交试验探究不同制备因素对BGAC性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、BET比表面积分析仪、X射线能量色散谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征手段分析BGAC的物理化学性质,随后进行批量Cr(Ⅵ)去除实验。吸附动力学模型和吸附等温模型表明BGAC对Cr(Ⅵ)的吸附是单层的化学吸附,且颗粒内扩散是反应初始阶段的唯一速率控制机制。Langmuir等温模型计算的最大吸附容量为385.22 mg/g,与其他生物质废弃物制备的活性炭的Cr(Ⅵ)吸附容量相比,BGAC对Cr(Ⅵ)的去除具有明显的优势。通过对吸附机理的研究,去除机理包括化学络合作用、静电吸引作用、碳单质和还原官能团的还原作用以及活性炭表面丰富孔结构的吸附作用。(2)以Fe(NO3)3·9H2O为铁源,采用柠檬酸高温还原法制备活性炭负载纳米Fe3O4(Fe3O4/AC)复合材料。对比不同煅烧温度下Fe3O4/AC复合材料中铁的形态和相应的Cr(Ⅵ)去除效率,证实了在FeO、Fe~0和Fe3O4中,Fe3O4对Cr(Ⅵ)去除的关键性作用。动力学和等温式模型表明,负载Fe3O4后Cr(Ⅵ)的去除速率提升了28.5倍,吸附容量提升至425.54 mg/g,这主要由Fe3O4释放出大量的Fe2+和Fe3+所导致吸附剂表面正电荷的增强作用所引起的。Fe3O4/AC经三次循环使用后仍有157.21 mg/g的吸附容量,与其他铁基吸附剂相比具有明显的优势。通过对Fe3O4/AC与Cr(Ⅵ)溶液之间的相互作用进行探讨,揭示了吸附、还原、静电吸引、共沉淀、配位交换和螯合的吸附机理。(3)以Ti(OC4H9)4为钛源、NH4I为掺杂源,采用溶胶-凝胶法制备活性炭负载N-I共掺杂TiO2(NIT@AC)光催化剂。制备的TiO2纳米颗粒负载均匀,平均粒径为20 nm左右,呈单晶的锐钛矿相。掺杂比为2:1(N-I:Ti,摩尔比)、煅烧温度为350℃下制备的光催化剂对Cr(Ⅵ)的去除性能最优。在5 mM柠檬酸的协助下,该光催化剂对50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液经过四次循环后去除率仍达到100%,且对不同初始浓度和不同水质的Cr(Ⅵ)溶液均有很强的适应性。在NIT@AC光催化还原Cr(Ⅵ)体系中,活性炭利用吸附作用为光催化剂提供高浓度的反应环境,N-I共掺杂TiO2将活性炭吸附的和光催化剂周围的Cr(Ⅵ)离子还原为Cr(Ⅲ)。所制备最优的光催化剂的禁带宽度为2.77 eV,且对太阳光有很好的响应,主要是TiO2晶格中N和I所引起的供体缺陷能级的作用。禁带宽度随着掺杂比例的提高而降低,但过低的禁带宽度会使每对光生电子-空穴对的移动区域变大,增加了不同区域的光生载流子发生碰撞的概率,引起光催化性能的降低。总的来说,本文为含有Cr(Ⅵ)废水的去除设计了三种有前景的材料,同时为这三种材料的实际运用提供了有价值的理论数据和技术参考。
其他文献
伴随移动互联网发展而来的是信息资源的不断增长和社交网络的蓬勃发展,海量资源在给人们日常生活带来便利的同时也为信息的有效筛选增加了困难。基于深度学习的推荐算法可以实现有效的特征提取,对推荐系统辅助信息中隐藏的深层特征进行挖掘可以缓解数据稀疏问题。此外,通过提取用户社交网络中所蕴含的信息能够提高推荐质量。因此,基于深度特征学习研究社交网络中的推荐算法具有一定的意义。针对社交网络中基于深度特征学习的推荐
土壤作为生态系统重要组成要素,人类和自然的生存均离不开土壤。但近年来,土壤污染问题越来越严重,尤其在矿区,矿产资源的不合理开发利用,导致矿区及其周边区域土壤形成大面积重金属富集,由此引发的生态环境破坏问题日益严重。土壤重金属污染不仅对土壤中微生物的活动、农作物生长、农业产量产生重大影响,还会由于生物圈内存在的食物链作用引起人体的健康问题。因此对矿区土壤重金属污染现状进行调查评价显得尤其重要。传统的
国内天然富硒区普遍存在重金属背景值过高的问题,对富硒资源的安全利用和人类健康构成严重威胁。蚯蚓是土壤生态系统的“工程师”,在重金属污染土壤的修复与效果评价等方面具有重要作用,但是蚯蚓适应重金属胁迫的机理尚不完全清楚。本研究以典型硒镉高背景区—石台县大山村为研究区域,以当地土壤和土著蚯蚓为研究对象,分析了蚯蚓对镉的耐受水平,研究了蚯蚓对硒镉的富集特征,借助高通量测序技术分析了土壤和蚯蚓肠道细菌群落的
湖泊富营养化是我国长江中下游地区的重大水环境问题之一,其与水体中高浓度的氮磷等营养盐导致藻细胞过度增殖、藻类生物量快速增加密切相关。叶绿素a(Chla)存在于所有的藻类细胞中,是衡量浮游植物现存量和湖泊营养状态的重要指标。为确定影响Chla时空变动的水环境因子,有关营养盐-Chla关系的研究报道很多,但相关研究存在部分不足,包括:(1)现有类似研究结论主要源于夏季样品的分析,营养盐-Chla的关系
助学系统是教材“学材化”的有效体现,作为教材的重要组成部分,其使用对实现教师的教学效果,提高教师专业能力,提升学生自学能力有重大作用。目前对于教材助学系统的研究较少且主要集中于语文学科,同时还存在着对于教材助学系统重视程度较低、使用频率较低等现象。2019年人教版高中地理新教材发行之后,一线教师和专家学者对新版教材的编写理念、编写结构和使用策略等方面进行了研究,对地理新教材的助学系统的研究却很少,
啶虫脒(acetamiprid)作为一种应用广泛且水溶性佳的杀虫剂,在全球多国水体中存在。植食性的萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)作为初级消费者在水生态系统中处于关键的位置,被认为是外源污染物通过水体进入食物网的重要途径之一,是毒理学研究中重要的模式生物。因此,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,实验室内研究了啶虫脒对萼花臂尾轮虫的急性毒性和慢性毒性(生活史特征、个体大小、
在中学化学学习和教学的过程中,各类图像试题成为承载信息、考查能力的重要载体。化学图像试题能够将所要考查的知识点抽象化,使其隐含于题干及图像信息中;同时,图像本身具有直观化的特点,将相对复杂的变量关系以数据和曲线的形式简明呈现。其中,滴定曲线试题是构成化学图像试题的重要组成部分,这类试题由于试题可挖掘性信息丰富,综合性较强,因此难度也较高,学生在解答该类试题时易出现困惑。数字化实验能够将宏观-微观-
海量的用户移动轨迹数据蕴藏着用户日常的惯性行为知识,挖掘城市中用户移动轨迹数据隐含的异常状态,可以用于感知城市生活环境,服务于城市规划和公共安全等诸多领域,因此有着重要的研究价值和意义。在此背景下,本文研究了路网环境下基于轨迹大数据的用户异常行为分析方法,主要内容如下:(1)将原始用户轨迹映射到数字路网中是进行空间数据挖掘必不可少且困难的步骤。为了解决由定位误差以及路网结构的复杂性导致路口匹配率低
文章介绍了智能总线型电液比例控制技术的工作原理和智能总线型电液比例阀的特点,通过将智能总线型电液比例阀应用到汽轮机调节阀油动机上,组成基于智能总线型电液比例控制系统,并对该汽轮机调节阀油动机的关键性能进行研究,并对研究结果进行分析,可得出基于智能总线型电液比例控制技术的汽轮机调节阀油动机比常规基于电液伺服控制技术的汽轮机调节阀油动机具有更高的可靠性和经济性。并通过集成到电液比例阀上的智能总线型通讯
圈养是保护极度濒危物种--扬子鳄(Alligator sinensis)的重要手段,但圈养环境中滴滴涕(DDT)等污染物可能对扬子鳄产生毒害作用。本研究测定了我国最大的扬子鳄圈养基地水塘沉积物、环棱螺(Bellamya sp.)及3种鱼类中DDT及其降解产物(合称为DDXs)的含量和组成,评估了这些污染物的潜在生态风险。主要的研究结果如下:(1)沉积物中∑DDXs(DDT及其降解产物含量之和)的含