| 题名 | 磁性纳米材料及其在水体典型持久性有毒污染物去除中的应用 |
| 作者 | 赵宗山 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 江桂斌 ; 刘景富 |
| 关键词 | 磁性 吸附 催化 降解 持久性有毒污染物 magnetic adsorption catalysis heavy metal |
| 其他题名 | Preparation of Several Magnetic Nanoparticles for Removal and Degradation of Some Typical Persistant Toxic Substances in Water |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本论文研制了几种以磁性分离技术为基础纳米复合材料，并较为系统地研 究了它们对若干典型持久性有毒环境污染物的吸附和降解行为，考察了影响磁 性材料吸附行为的部分环境因素，以及它们的化学稳定性。 用微乳液合成法制备了包覆聚苯乙烯的磁性纳米颗粒，该材料不仅具有良 好的吸附能力，还具备优良的磁分离特性。对四种有机氯农药和三种苯酚等污 染物表现出良好的吸附效果和较高的去除效率，且它们的吸附行为都遵循 Pseudo 二级动力学模型。在污染物浓度较低时(ng/mL)，材料表现出较高的去除 效率(≥95%)。典型环境因素离子强度和腐植酸浓度等对吸附效果的影响可以忽 略不计。 在碱性条件下用廉价的和环境友好的铁盐及腐植酸，共沉淀制备了包覆腐 植酸的Fe3O4 磁性纳米颗粒(Fe3O4@HA)，研究了其对水体中有毒重金属离子 (Hg(II)、Pb(II)、Cd(II)和Cu(II)等)的吸附行为。材料中HA 的质量比为~11%， 且主要由含O和N基团的腐植酸碎片组成。该材料在水体中以团聚体形式存在， 水合半径~140nm，饱和磁化强度为79.6 emu/g。四种重金属离子的吸附行为符 合Langmuir 吸附模型，饱和吸附量在46.3-97.7 mg/g 之间。该材料在自来水、 天然水体、和0.1 M HCl 到2 M NaOH 范围内的酸碱性溶液中均能稳定存在。 中性条件下，可去除天然水体和自来水中高达99％的Hg(II)和Pb(II)，以及超 过95％的Cu(II)和Cd(II)。被吸附重金属的再释放可以忽略不计。 用水解方式合成了超顺磁Fe3O4-TiO2 纳米颗粒(Fe3O4@TiO2)。该材料为团 聚体，比表面积(117.82m2/g)是Fe3O4 纳米颗粒的2 倍，ζ-电位约为6.5，对无机 砷的吸附符合Pseudo 二级吸附动力学方程，对三价砷的吸附速率(3.24×10-5μg g-1 min-1)快于五价砷(2.56×10-6 μg g-1 min-1)，但吸附效率后者较高。和大多数除 砷材料一样，环境因素如溶液pH 值和竞争离子(PO4 3-等)影响严重。在溶液的 平衡浓度为5mg/g 时，As(III)和As(V)的饱和吸附量都约9.0mg/g。 以磁性聚吡咯为载体，利用离子交换-还原的方法制备了负载纳米金。负载 的金约为材料总质量的5％(w/w)，聚吡咯微球表面纳米金粒径5-6nm，且分布 均匀。该材料对1,3,5-三溴苯、五氯苯、六氯苯和偶氮染料都有很好的还原降 解效果。在以硼氢化钾为氢源的体系中，3min 内三溴苯和六氯苯的降解效率即 可达90％，五氯苯需15min。聚吡咯微球对卤代苯的吸附行为有利于降解速率 的提高。材料具有良好的化学稳定性，重复利用6 次后催化效率无明显变化。 材料在8min 内还可降解超过95％的甲基橙(50 ppm)。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-04 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/316]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵宗山. 磁性纳米材料及其在水体典型持久性有毒污染物去除中的应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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