蒙脱石/零价铁纳米复合材料修复水体重金属污染效率及机理研究

【摘要】本文以分散性和吸附性好,且廉价易得的蒙脱石为载体,通过硼氢化钠化学液相还原法,制备了蒙脱石(Mt)／零价铁(Fe0)纳米复合材料(Mt/Fe0)。采用X射线衍射分析(XRD)、X射线能谱分析(EDX)、扫描电镜(FESEM)等表征技术分析颗粒的元素分布、粒径、结构等情况,并用制备的纳米复合材料去除水中的重金属离子Cu2+、Pb2+和Zn2+,研究纳米复合材料的吸附能力,影响吸附的因素,并通过对吸附前后的材料进行X射线光电子能谱分析(XPS)探讨吸附机理。结果表明：制备的负载型Fe0颗粒内核为α-Fe,外壳包覆有磁铁矿和磁赤铁.矿的铁氧化物,抗氧化性好、有一定的铁磁性,在蒙脱石中分散良好。用0.02gMt/Fe0分别处理20mL初始浓度为20mg/L的Cu2+、50mg/L的Pb2+和20mg/L的Zn2++,30min后吸附率分别达到93.3%,95.5%和81.8%。在温度15-45℃范围内,温度变化对吸附的影响不显著。pH值和初始浓度对吸附影响明显,吸附率随pH值的升高而上升,随初始浓度的升高而下降。用Mt、Fe0纳米颗粒、Mt/Fe0复合材料做对比试验,Mt/Fe0吸附效果最好。吸附反应均符合准二级吸附动力学方程,Cu2+和Zn2+的热力学吸附数据拟合显示Freundlich吸附等温线的拟合度优于Langmuir吸附等温线,而Pb2+的热力学吸附数据对两种等温线的拟合度差异不大。经XPS分析后,发现Mt/Fe0吸附Cu2+是以还原反应和吸附作用为主,对Pb2+和Zn2+的吸附主要以络合反应和吸附作用为主。本研究有望为Mt/Fe0纳米复合材料在水体重金属污染修复方面的应用提供理论和实验依据,具有较大的实用潜力和创新性。
【作者】郭晶晶；
【导师】贾志斌；樊明德；
【作者基本信息】内蒙古大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】蒙脱石；零价铁；纳米复合材料；重金属；污染修复；

【参考文献】
[1]赵丹.高速铁路深厚软土桥梁群桩基础沉降计算方法对比研究[D].西南交通大学,岩土工程,2013,硕士.
[2]李莹.滋肾安神汤治疗围绝经期心肾不交型失眠的临床观察[D].黑龙江中医药大学,中医妇科学（专业学位）,2013,硕士.
[3]苏志欣,王理,夏国平.区间数动态多属性决策的VIKOR扩展方法[J].控制与决策,2010,06:836-840+846.
[4]韩京成.不确定性水文模拟与流域管理模型研究[D].华北电力大学,能源环境工程,2014,博士.
[5]王健明.株洲南方航空动力有限公司发展战略规划研究[D].湖南大学,工商管理,2003,硕士.
[6]李宏策.石墨烯纳米带生产新工艺开发成功[N].科技日报,2012-11-22002.
[7]韩伦.存疑不起诉制度研究[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[8]张士海.基于物联网的电厂设备管理及运行监测系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[9]陈文周.IrTi合金的电子结构，弹性和晶格动力学的第一性原理研究[D].西北大学,理论物理,2013,硕士.
[10]耿鑫鑫.从心理学视角解读《乳房》主人公大卫·凯普什对异化的无效抗争[D].中国矿业大学,英语语言文学,2014,硕士.
[11]马平,申平,秦四清,刘红岩.深基坑桩锚与土钉墙联合支护的数值模拟[J].工程地质学报,2008,03:114-120.
[12]王翼.极点配置问题算法的改进[J].自动化学报,1981,01:25-31.
[13]郭静.经济伦理视角下食品安全问题研究[D].山西财经大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[14]刘志军.一种自主飞行四旋翼系统设计与实现[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[15]韩显男.我国证券投资基金最优管理费率的测定[D].天津财经大学,统计学,2012,硕士.
[16]李响.课例研修提升教师专业发展能力的研究[D].河北师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[17]李昌秀.创伤现场救护教育游戏的设计与开发[D].遵义医学院,护理学,2013,硕士.
[18]林青.高速公路拓宽道路差异沉降特性研究[D].长安大学,项目管理（专业学位）,2014,硕士.
[19]金磊.城市生命线系统城市安全的标志[J].劳动保护.2005(09)
[20]王慧萍,师清翔,刘师多,周学建,倪长安.离心风机与轴流风机串联排气特性试验[J].农业机械学报.2006(05)
[21]李甜甜.铁路科技文献翻译的项目管理研究[D].北京交通大学,2013.
[22]宋程.多Euler-Lagrange系统的协调控制研究[D].长安大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[23]马望京,梁庆华,琚伟,史瑶,李智,杨新民.氧化石墨烯对卤化银微晶乳剂的超增感效应[J].信息记录材料,2013,01:5-9.
[24]王文浩,彭洪才.宝钢五机架冷连轧机控制策略分析[J].冶金自动化,1993,01:26-29+7-60.
[25]李立家.新闻暗访的风险研究[D].黑龙江大学,新闻学,2012,硕士.
[26]江君.蓝藻好氧堆肥无害化处理工艺参数研究[D].扬州大学,生态学,2012,硕士.
[27]李鹏,李占斌,鲁克新.黄土区草本植被根系与土壤垂直侵蚀产沙关系研究[J].植物生态学报,2006,02:302-306.
[28]裴圣军.萨缪尔森经济伦理思想研究[D].中共中央党校,伦理学,2014,博士.
[29]雷赟.新一代无源光网络光收发模块的研制与应用[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[30]赵海锋.基于农户意愿视角的宅基地退出机制研究[D].浙江财经学院,区域经济学,2013,硕士.
[31]张诺.恢刺治疗非急性期腰椎间盘突出症的临床初探[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[32]李小云.胞外HMGB1在ALD-DNA诱导巨噬细胞活化中的作用及其机制[D].苏州大学,免疫学,2014,硕士.
[33]曾革.无锡石墨烯产业化聚变现象探析[J].电子元件与材料,2014,01:87.
[34]曹粲.杂质、缺陷及边缘修饰对锯齿型石墨烯纳米带输运性质的影响[D].中南大学,2012.
[35]应颖.移动公司顾客投诉管理研究[D].上海外国语大学,企业管理,2014,硕士.
[36]许丽超.针刺风池、率谷等经穴治疗偏头痛的临床评价研究[D].湖南中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[37]李乾和.一步法电化学制备石墨烯—导电聚合物复合材料[D].青岛科技大学,2013.
[38]李智欢,韩云飞,苏寅生,孙鑫,黄河,陈金富.基于节点类型转换的潮流收敛性调整方法[J].电力系统自动化,2015,07:188-193.
[39]潘宝贵.基于模糊控制的检测自适应机动目标跟踪算法研究[D].杭州电子科技大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[40]井赵斌.云雾山退化草地生态系统恢复与调控机理[D].西北农林科技大学,草业科学,2014,博士.
[41]王谢宁.基于WebGIS实现多源空间数据集成管理的应用与研究[D].大连海事大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[42]王玉磊.基于能量代谢分析的S-腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽联合高产研究[D].苏州大学,微生物学,2013,硕士.
[43]赵丹.基于规划调控的生态城镇建设研究[D].西北大学,城市规划与设计,2014,硕士.
[44]郭亚帆.稳健统计基本理论及其在居民收入与支出指标中的应用研究[D].天津财经学院,2005.
[45]郑林文.甲状腺乳头状癌的预后因素分析[D].福建医科大学,普外科学,2014,硕士.
[46]邱晨.环境艺术设计专业计算机辅助设计课程的教学创新[D].沈阳师范大学,美术,2014,硕士.
[47]张骋.高填方路堤CFG桩网复合地基性状研究[D].西南交通大学,岩土工程,2014,硕士.
[48]詹务本.语气词“呢”的对外汉语教学研究[D].渤海大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[49]郭雯侠.一种全回转并联机械手的标定方法与实验研究[D].天津大学,机械工程,2013,硕士.
[50]森本龙（MorimotoRyo）.基于微流控技术的尿酸和抗血坏酸并行检测[D].大连理工大学,2014.