稳定型铁镍纳米颗粒制备及其脱氯研究

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氯代烃(Chlorinated Hydrocarbons,CHC)是一类分布广泛、可长期在水体中稳定长久存在且难以生物降解的环境污染物。CHC具有较大的毒性,极易在生物体内富集,造成致癌、致畸、致突变的“三致效应”。本文采用原位化学还原法与原位化学氧化法对CHC脱氯进行工艺研究和机理分析,制备了稳定型铁镍纳米颗粒,考察对氯仿(CF)、三氯乙烯(TCE)以及四氯乙烯(PCE)三种典型CHC的脱氯效果。稳定剂的引入提高了纳米颗粒的稳定性,镍的负载显著提升了脱氯效率,二者可协同促进CHC的持续高效去除。主要研究内容如下:(1)以聚乙二醇(PEG)为稳定剂,同时负载金属Ni,采用分步化学还原法制备了稳定型铁镍纳米颗粒(PEG-Fe/Ni),采用SEM、XRD、FTIR、XPS等表征技术考察了双金属纳米颗粒的结构特性,利用ICP-OES检测溶液中总铁浓度,检测PEG的稳定性能。将PEG-Fe/Ni用于水溶液中CF脱氯治理,研究其还原脱氯性能。结果表明:PEG的引入减小了纳米颗粒的平均粒径,并使粒径分布变窄,同时一定程度上抑制了纳米颗粒的氧化;此外,在碱性条件下,PEG可较好地稳定溶液中的铁离子,减弱因铁离子快速沉积到纳米颗粒表面造成的纳米颗粒性能降低。PEG可与Ni协同,促进双金属纳米颗粒在较宽p H范围内(3.0~11.0)实现CF的快速持续脱氯。(2)以天然多酚没食子酸(GA)为稳定剂,同时负载金属Ni,制备了没食子酸稳定的铁镍纳米颗粒(GA-Fe/Ni)。采用GA-Fe/Ni活化过硫酸盐(PS)的高级氧化法,对三氯乙烯/四氯乙烯复合体系进行脱氯研究,探究了不同GA-Fe/Ni与PS添加比例、初始p H、温度等条件下的脱氯结果,并探究无机阴离子、腐殖酸等因素对脱氯效率的影响,结果表明在较宽的p H范围(3.0~12.0)内该复合体系都能实现高效持续脱氯。此外,通过自由基捕获实验探究了主导反应的自由基类型。
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