| 题名 | 高铁粉煤灰转化无定形羟基氧化铁的机制及其性能研究 |
| 作者 | 李益 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张付申 |
| 关键词 | 能源固体废弃物 环境功能材料 光-Fenton 多孔性 负载机制 负载型无定形羟基氧化铁 Energy solid wastes Enviroment fuctional materials Photo-Fenton Mesoporous property Loading mechanism supported Amorphous FeOOH. |
| 其他题名 | Functional properties and formation mechanisms of amorphous FeOOH derived from high-iron coal fly ash |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 本文选择一种含铁量高的硅铝酸盐工业固体废弃物（高铁粉煤灰）作为原料来进行负载型无定形羟基氧化铁（sorpported amorphous FeOOH, SAF）的合成。一方面，采用绿色的化学工艺和温和的反应条件，对该原料进行改性处理，使其所固有的铁元素进行重组，生成无定形羟基氧化铁，使原料提供铁源；另一方面，铁元素在重组的过程中进入液相后，又以无定形的形式从液相中分离出来，在沉积的同时也实现了负载和复合，形成SAF,使原料承担载体的功能。为了掌握该材料的光催化性能和吸附性能、探讨该材料制备过程中Fe的转化机制、以及物化性能的变化，本文选用了XRD、FT-IR、 SEM、LPS和BET等测试技术对合成材料进行了表征；同时也选择高浓度砷废水和印染废水（MO甲基橙溶液）作为研究目标，分别对该材料的吸附性能和光催化性能进行了验证，获得的主要研究成果如下： （1）经过铁元素的化学重组，使粉体颗粒的表面转化为多孔状，比表面积由原来的6.23 m2/g增大为 140 m2/g，这样大大增加了反应界面和表面活性位，促进了MO的催化降解和砷的去除。 （2）经过铁元素的化学重组，大大增加了粉体颗粒的粒径，平均粒径从5.51μ 增大至21.05 μm，这样大大促进了该粉体材料在反应结束后固—液相之间的分离。 （3）研究了SAF对砷的吸附性能。发现SAF的吸附性能明显优于其它类似材料，最大吸附量为19.5 mg/g；而且等温吸附研究表明该材料吸附特性与Langmuir模型一致，符合单分子吸附特性。 （4）研究了SAF对MO光催化降解能力。发现SAF催化性能良好，而且极大提高了该催化剂对反应溶液酸碱性的适应性。溶液pH在5.0-9.0的条件下，催化性能保持不变。证明该催化剂不仅适应酸性条件，而且也适应碱性条件，这大大提高了“光-Fenton反应体系”的适用范围，对于光-Fenton试剂的工业运用，具有切实意义。另外SAF催化能力强，实验表明，在溶液pH在5.0-9.0范围内，催化剂投放量为2.5g/L的条件下，80分钟的光照反应可以使50 ppm的MO污水完全降解。 （5）稳定性实验表明SAF在合成和储存的过程中无晶化现象发生，而且载体与FeOOH结合牢靠，无脱离。经研究，认为原料中固有的硅铝酸盐同铁元素通过Fe-Si化学键结合，阻止了无定形FeOOH的晶化，同时也增加了基体与无定形FeOOH的结合力。另外五次重复实验表明，材料的光催化性能稳定，铁渗漏少。 （6）以工业固体废弃物为原料，进行SAF的合成，避免了铁源和载体的加入，节约化工原料，同时制备的新材料又满足污水治理的要求，材料制备过程和污水处理过程符合“绿色、环保、节能”的环保理念，而且也实现了工业固体废弃物高附加值利用的目的，是对废弃资源综合利用的一次有益尝试，具有一定的科学价值和意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 纳米材料与减排技术 |
| 公开日期 | 2011-04-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/570]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李益. 高铁粉煤灰转化无定形羟基氧化铁的机制及其性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
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