环境科学毕业论文：蒙脱石零价铁纳米复合材料处理模拟废水中Zn2+研究.doc

1、内蒙古大学本科毕业论文分类号_单位代码_学号00814065密级_本科毕业论文蒙脱石/零价铁纳米复合材料处理模拟废水中ZN2研究院系名称环境与资源学院专业名称环境科学年级2008级姓名指导教师2012年6月1日内蒙古大学本科毕业论文第I页蒙脱石/零价铁纳米复合材料处理模拟废水中ZN2研究摘要纳米材料具有许多异于本体物质的独特物理、化学性质，已在基础研究和诸多实际应用中得到广泛关注。零价铁纳米颗粒更是以其卓越的磁性能和巨大的应用潜力备受瞩目。然而，零价铁纳米颗粒容易团聚，严重影响了其实际应用性能。本文以蒙脱石为载体和稳定剂，研究通过硼氢化钠化学液相还原法制备蒙脱石/零价铁纳米复合材料的可行性，并

2、将该复合材料用于废水中ZN2污染物的去除，结合X射线衍射分析、电镜分析、元素分析等多种手段，得出以下结论1、通过NABH4化学液相还原FE3可成功制备蒙脱石/零价铁纳米复合材料，蒙脱石作为载体和分散剂可以起到良好的分散作用，有效降低铁纳米颗粒团聚程度。制备所得的铁颗粒尺寸较为均匀，具核壳结构，大体呈球状形貌，在蒙脱石表面分散良好。2、在室温且PH中性条件下，蒙脱石/零价铁纳米复合材料对ZN2吸附率达89以上，而单纯蒙脱石对ZN2的吸附率只有50左右；吸附ZN2的动力学过程符合准二级模型，热力学过程符合FREUNDLICH经验吸附模型。复合材料对ZN2吸附作用本质较为复杂，主要是蒙脱石的阳离子交

3、换作用，并可能存在由零价铁衍生的羟基化的氧化铁表面对溶液中ZN2的吸附作用。关键词纳米复合材料；蒙脱石；零价铁；ZN2；吸附内蒙古大学本科毕业论文第II页MONTMORILLONITE/ZEROVALENTIRONNANOCOMPOSITEFORREMOVINGZN2FROMSIMULATEDWASTEWATERAUTHORJINGGUIDONGTUTORFANMINGDEABSTRACTNANOMATERIALSEXHIBITNOVELPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESTHATDIFFERCONSIDERABLYFROMTHOSEOFTHEBULKSTATE,ANDC

4、ONSEQUENTLYHAVEATTRACTEDMUCHATTENTIONBOTHINACADEMICSTUDYANDINPRACTICALAPPLICATIONZEROVALENTIRONNANOPARTICLESZVINS,ASANANOMATERIALS,AREIMPORTANTFORTHEIRPROMINENTMAGNETICPROPERTIESANDGREATPOTENTIALINAPPLICATIONNEVERTHELESS,ZVINSAREEASYTOAGGLOMERATEANDTOOXIDIZE,WHICHMAKESTHEMDIFFICULTTOPREPARE,STUDY,AN

5、DAPPLYINTHEPRESENTSTUDY,ZVINSHAVEBEENSUCCESSFULLYSYNTHESIZEDUSINGSODIUMBOROHYDRIDESOLUTIONREDUCTIONOFFE3INTHEPRESENCEOFMONTMORILLONITEMTASANEFFECTIVEPROTECTIVEREAGENTANDSUPPORTASWELLANDTHUSOBTAINEDMT/ZVINSNANOCOMPOSITEISUSEDFORREMOVINGZN2FROMSIMULATEDWASTEWATERWITHACOMBINATIONOFXRAYDIFFRACTION,ELECT

6、RONMICROSCOPIC,ANDELEMENTALANALYSES,THEMAINCONCLUSIONSOFTHISSTUDYAREMADEASFOLLOWS1MT/ZVINSNANOCOMPOSITEHASBEENSUCCESSFULLYSYNTHESIZEDUSINGSODIUMBOROHYDRIDESOLUTIONREDUCTIONOFFE3INTHEPRESENCEOFMTWITHHIGHMONODISPERSITYANDSPHERICALMORPHOLOGY,THESEHYBRIDIZEDZVINSAREWELLDISPERSEDONMTSURFACEANDHAVEFECOREI

7、RONOXIDESHELLSTRUCTURE2UNDERROOMTEMPERATUREANDNEUTRALPHCONDITIONS,THEOBTAINEDMT/ZVINSNANOCOMPOSITEISMOREEFFECTIVETHANMTFORREMOVINGZN2FROMSIMULATEDWASTEWATERTHEREMOVALEFFICIENCYASTOTHENANOCOMPOSITEREACHES90,WHEREASTHEREMOVALEFFICIENCYASTOMTWAS50THEADSORPTIONOFZN2ONTOTHENANOCOMPOSITECANBEFITTEDWITHPSE

8、UDOSECONDORDERKINETICSMODELANDFREUNDLICHISOTHERM,RESPECTIVELYTHERELATEDMECHANISMSWOULDINVOLVETHECATIONICEXCHANGEREACTIONOFMTWITHZN2ANDTHEADSORPTIONOFZN2ONTHESURFACEHYDROXYLGROUPSOFIRONOXIDEDERIVEDFROMTHECORROSIONOFZVINSKEYWORDSNANOCOMPOSITEMONTMORILLONITEZEROVALENTIRONZN2ADSORPTION目录内蒙古大学本科毕业论文第III页

9、摘要IIABSTRACTIII1引言12实验部分421实验样品422复合材料制备423吸附实验424表征手段53结果与讨论631蒙脱石/零价铁纳米复合材料632复合材料处理模拟废水中ZN27321复合材料吸附ZN2动力学研究7322ZN2初始浓度对吸附的影响9323蒙脱石与复合材料吸附性能比较13324反应温度对吸附的影响144结论15致谢16参考文献17内蒙古大学本科毕业论文第0页1引言锌是一种应用广泛的重金属1，也是人体所必需的微量元素，正常人每天需摄取1015MG锌。锌能与肝内蛋白结合形成锌硫蛋白，供给机体生理反应所必需的物质。但过量的锌会引起急性肠胃炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，同

10、时伴有头晕、周身乏力等症状。急性锌中毒会引起腹膜炎、休克、昏迷、甚至死亡。长时间大剂量摄入锌会导致贫血，肝、肾功能衰竭及免疫力受损2。锌对鱼类的影响也很大3,4，安全浓度限值仅为01MG/L。用含锌废水灌溉农田会严重影响小麦生长，造成小麦出苗不齐、分蘖少、植株矮小、叶片萎黄。过量的锌还会使土壤失去活性，导致土壤中微生物作用减弱5。目前对含ZN2废水的处理方法主要有中和沉淀法、铁氧体法、絮凝沉淀法、离子交换法、膜分离法等。这些方法存在投资大、运行成本高、操作管理不便、可能产生二次污染、以及不能很好解决金属和水资源再利用等问题。比较而言，吸附法因其材料易得、成本低、去除效果好且不会产生二次污染，一

11、直受到人们的重视，近年来吸附除锌的研究主要集中于开发廉价、高效的吸附材料6。零价铁纳米颗粒（ZEROVALENTIRONNANOPARTICLES,ZVINS）以其卓越的磁性能及巨大的应用潜力备受瞩目，可广泛用于磁流变流体制备7、磁共振成像8、磁性数据存储材料开发9及催化10与环境修复1113等众多领域。特别是在环境修复领域，纳米级铁颗粒比毫米微米级铁颗粒处理效率更高，用其处理有机氯化污染物1416、毒性重金属离子17,18及硝酸盐19,20等污染物的探索工作已大量展开，为铁纳米颗粒的研究注入了强大的活力。当前，已发展出多种物理、化学方法用于铁纳米颗粒制备，其中，硼氢化钠化学液相还原法较为简便

12、、经济、高效，极具优势。这种方法通常是在水溶液中利用硼氢化钠还原二价或三价铁离子来制备零价铁纳米颗粒。硼氢化钠化学液相还原法制备零价铁纳米颗粒的最大优势在于操作简单，能在大多数实验室展开21，但也面临着一些困难，概括讲，主要体现在以下3个方面1、制备过程受众多因素影响难于控制硼氢化钠水解产生氢气，酸性介质中水解反应被加强22，可有效还原多种金属盐，过去数十年内，用其还原制备金属纳米颗粒的研究已大量展开。但该制备过程受众多因素影响较为复杂、难于控制，反应介质、反应物浓度、硼与金属比值、PH、反应温内蒙古大学本科毕业论文第1页度、混合方式、洗涤与干燥过程等均可能影响产物的成分、结构、大小与形态23

13、。用硼氢化钠在水溶液中还原制备零价铁纳米颗粒尤为困难，常因硼的介入形成无定形的FEB簇而得不到零价铁纳米颗粒24,25。研究发现，硼氢化钠还原FE2及FE3反应较复杂，受反应介质影响显著，真空保护下在水介质中形成FE和FE2B，若水中混有有机物还将形成FE23B6，且各成分相对含量受混合介质中水量影响，对此的解释为反应中有中间体生成，它的聚合及还原反应对产物成分组成及各成分相对含量有重要影响26。2、零价铁纳米颗粒容易氧化零价铁纳米颗粒比表面积大、反应活性强、容易氧化，为其研究与实际应用带来了特殊困难27，控制氧化使其在通常条件下于空气气氛中能够稳定存在，已成为零价铁纳米颗粒制备与研究中必须解

14、决的难题。常用的解决办法是表面包覆形成核壳结构，抑制铁核进一步氧化，以铁纳米颗粒表面自生的氧化层作为包覆外壳较为有效2830。铁纳米颗粒表面自生的铁氧化物外壳已得到极大关注，众多研究集中于此。外壳一般由铁氧化物纳米微晶构成，厚25NM，特殊制备条件下形成外延层，铁氧化物常为尖晶石结构，可以是磁铁矿、磁赤铁矿、非化学计量磁铁矿或它们的混合物，也可能是方铁体31。以表面自生的铁氧化物层包覆铁纳米颗粒简单、有效、且充分考虑了表面铁氧化物层很难避免的实际情况，极具研究与应用前景。3、零价铁纳米颗粒容易团聚除了容易氧化，由于粒径微小、表面能巨大，为降低自身表面能，零价铁纳米颗粒还容易团聚，从而影响其应用

15、性能。常可利用聚合物或表面活性剂作为稳定剂阻止纳米颗粒团聚，此外多种无机或有机化学惰性载体也被用来稳定纳米颗粒。纳米颗粒稳定于载体上易于回收、循环利用32,33，同时便于造粒、存储和运输34，使其在催化与环境修复方面的应用更为有利，更具环境友好性。蒙脱石作为载体较为常用，它是一种21型的层状硅酸盐粘土矿物，其结构单元层由二个硅氧四面体片夹一个铝氧八面体片构成，单元层之间通过微弱的偶极作用力或VANDERWAALS力进行堆垛，使得水分子及其它极性分子能够进入层间，晶格沿C轴方向膨胀，形成面积较大的层间域，层间域由水合阳离子占据以平衡同晶取代所产生的层板负电荷，通过离子交换易向其中引入其它阳离子。

16、独特的阳离子交换及可膨胀性能35使蒙脱石作为制备纳米颗粒的载体与稳定剂较为适合。大量研究已证实了这一点，但多与AU、AG、PT、PD、RH等内蒙古大学本科毕业论文第2页贵金属，NI、ZN、CO等过渡金属，FE3O4、TIO2、CEO2、ZNO、ZNS、CDS等半导体材料相关，较少涉及FE。ZHANG和MANTHIRAM36在以NABH4化学液相还原FE2制备零价铁纳米颗粒的研究中尝试引入蒙脱石，但只得到FEB无定形簇，并未成功制备出零价铁。这可能与该方法本身存在的诸多局限性有关，也说明引入蒙脱石的情况下，以该方法制备零价铁纳米颗粒的相关制备条件与机理还很值得研究。本文选用蒙脱石为载体和稳定剂，

17、通过硼氢化钠化学液相还原法实现蒙脱石/零价铁纳米复合材料合成，通过表面自生的铁氧化物层抑制零价铁纳米颗粒的氧化，通过蒙脱石发挥稳定作用降低零价铁纳米颗粒的团聚程度，并将制得的复合材料用于废水中ZN2的去除。着重探讨了合成蒙脱石/零价铁纳米复合材料的实验条件，控制零价铁纳米颗粒氧化与团聚的方法和机理，以及去除废水中ZN2污染物的效率及作用过程和机制。内蒙古大学本科毕业论文第3页2实验部分21实验样品蒙脱石原土采自内蒙古，通过常用的沉降方法分级、提纯后37，收集粒度小于2M部分并依文献所述方法用NACL进行钠化改型38。所得钠基蒙脱石记为NAMT，在零价铁纳米颗粒制备过程中用作载体和分散剂，通过醋

18、酸铵法39测得其阳离子交换容量（CATIONICEXCHANGECAPACITY,CEC）为1111MMOL/100G。FECL36H2O和NABH4均为购自本地的分析纯试剂，实验用水均为蒸馏水。22复合材料制备参考WANG和ZHANG40制备零价铁纳米颗粒的方法，经适当改进，在有蒙脱石存在的FECL36H2O溶液中通过NABH4还原FE3制备蒙脱石/零价铁纳米复合材料。典型操作过程为不断搅拌下分散20G蒙脱石于100ML蒸馏水，2H后向其中加入FECL36H2O，使FE3用量相当6倍蒙脱石阳离子交换容量。继续搅拌2H后逐滴加入新鲜配制的NABH4溶液（100ML），使B/FE摩尔比保持为41

19、。当硼氢化钠加入后溶液逐渐变成黑色，表明FE3被还原。反应结束后产物以50VOL乙醇溶液离心/分散循环彻底漂洗，之后再用丙酮洗涤2次，60OC下真空干燥24H。整个制备过程均在室温下进行，制备过程中不对反应溶液中的溶解氧加以去除，以利于铁纳米颗粒快速氧化，在其表面形成铁氧化物外壳。复合材料记为MTZVI。23吸附实验采用批次实验，典型操作为在125ML高密度聚乙烯（HDPE）瓶中注入100ML含ZN2模拟溶液，再向其中加入05G复合材料，实验过程不使用缓冲溶液。动力学实验中，将HDPE瓶置于恒温振荡器中25OC下以160RPM振速振荡，保证瓶中的混合物充分混合，平衡时间设在一定范围内。然后置于

20、离心机中以4000R/MIN离心5MIN，取其上层清液，用原子吸收分光光度计测定ZN2浓度，计算吸附率、吸附量，获取动力学曲线。空白实验中HDPE瓶中不加入复合材料，其余操作相同。通过公式（1）、（2）计算出反应不同时间下复合材料对ZN2的去除率和吸附量内蒙古大学本科毕业论文第4页Q，计算公式如下（1）100C（2）VMQ0式中为吸附剂对重金属离子去除率（），Q为吸附剂吸附重金属离子吸附量（MG/G），C0为吸附前溶液中重金属离子浓度（MG/L），C为吸附后溶液中重金属离子浓度（MG/L），V为溶液体积（L），M为吸附剂质量（G）。24表征手段纳米颗粒微结构及粒径统计采用扫描及透射电镜分析，所

21、用仪器为荷兰FEISIRION200型场发射扫描电镜（FESEM，配有OXFORDINCAX射线能谱分析仪（EDX，工作电压5KV；日本JEOLJEM2100型透射电镜（TEM），工作电压200KV。FESEM分析中是将样品分散于酒精溶液中，配成悬浮液，充分分散后滴一滴悬浮液到铜导电胶带上，待酒精蒸发后直接上机观察，这样可避免喷金操作中引入金颗粒造成的干扰；TEM分析中样品制备采用捞膜法，即分散一定量样品于无水乙醇，超声分散后，将覆有清洁碳膜的铜网浸入分散液中，取出自然晾干后上机观察。溶液中ZN2浓度的测定采用原子吸收光谱法（AAS），所用仪器为美国PE800型原子吸收分光光度计。内蒙古大学本

22、科毕业论文第5页3结果与讨论31蒙脱石/零价铁纳米复合材料图31（A）MTZVI的FESEM图像，（B）MTZVI的EDX谱，（C）MTZVI的TEM图像，插入图为其电子衍射图，（D）MTZVI中铁颗粒粒径分布图复合材料（MTZVI）的FESEM（图31A）及TEM（图31C）图像显示，蒙脱石颗粒表面负载有大量呈球状形貌的纳米级颗粒。这些颗粒在蒙脱石表面分散良好，粒径较均匀。利用所得TEM图像对样品中300个以上颗粒进行粒径统计，所得平均粒径为55NM，标准差为11NM（图31D）；相对标准差标准差/平均粒径仅为02，说明粒径分布呈高度的单分散性，即颗粒尺寸均匀，与FESEM及TEM的表观特征

23、一致。其可能机理是，蒙脱石在水溶液中分散良好，为铁颗粒提供了非均匀成核环境，并且有效抑制了零价铁初级颗粒间的接触和继续生长，从而使形成的大部分铁纳米颗粒细小而均匀。此外，有少数铁纳米颗粒仍存在轻微的团聚现象，主要表现为静磁吸引所内蒙古大学本科毕业论文第6页导致的短链状形态（图31C），这是由蒙脱石矿物表面化学活性的不均匀性所导致的。铁纳米颗粒的选区电子衍射花样（SAED表现为宽化的衍射环（图31C插入图），说明其物相组成为取向随机细小晶粒所构成的多晶。进一步的花样解析表明，颗粒的主要成分为FE；能谱分析（EDX结果显示，铁纳米颗粒中同时存在铁和氧元素（图31B）。由此可以判断，蒙脱石上负载的铁

24、纳米颗粒具有核壳结构，内核为FE，外壳为铁氧化物。EDX谱图中的铁峰来自于FE核及铁氧化物外壳，氧峰仅来自于铁氧化物外壳。32复合材料处理模拟废水中ZN2321复合材料吸附ZN2动力学研究不同工业废水中锌的质量浓度范围为14800MG/L，但平均浓度为10200MG/L41，固定废水中ZN2浓度为100MG/L。在PH为中性条件下，配ZN2质量浓度为100MG/L的ZNCL2溶液100ML分别加到7个200ML高密度聚乙烯（HDPE）瓶中，加入复合材料05G，放入恒温振荡器，设定温度为25OC，转速为160R/MIN，震荡60MIN，空白瓶不加吸附剂，其他操作均相同。设定反应时间分别为2、5、

25、10、30、60、90MIN，离心分离取上清液待测。进行不同时间吸附试验，数据显示于表1和图32。由表1和图32可以看出，吸附时间为60MIN时，吸附达到平衡，吸附量达到最大1907MG/G。为了确定静态吸附的动力学模式，通常采用准一级和准二级动力学模型对实验数据进行拟合。准一级动力学方程3和准二级动力学方程4的表达分别为3TKQETE1LNLN4ETKQ21式中，QE为平衡吸附量MG/G，QT为T时刻的吸附量MG/G，K11/MIN为准一级反应速率常数，K2GMG1MIN1为准二级反应速率常数。采用以上两个动力学方程对实验中不同初始浓度下的吸附实验数据进行拟合，分别得到准一级动力学拟合曲线和

26、准二级动力学拟合曲线（图33），通过不同拟合方程内蒙古大学本科毕业论文第7页得到的吸附动力学相关参数如表2。从图33和表2可以看出，准一级动力学方程LNQEQT29472029T，相关系数R20669；准二级动力学方程T/QT0003300525T，相关系数R20996；由准二级动力学方程得到的零价铁复合材料对ZN的平衡吸附量与实测值较接近，而由一级动力学方程得出的平衡吸附量与实测值相差较大由此可见，准二级动力学方程可以很好地描述零价铁复合材料吸附ZN2的过程。表1不同时间复合材料对ZN2的吸附量比较时间/MIN2510306090空白吸附后浓度/MG/L6893513040204744675

27、049996吸附量/MG/G6229741196190519071879018表2复合材料吸附ZN2的动力学拟合参数反应速率常数K相关系数R2拟合方程准一级模型02900946LNQEQT29472029T准二级模型08390996T/QT0003300525T内蒙古大学本科毕业论文第8页图32不同时间复合材料对ZN2的吸附量（A）准一级动力学拟合直线，R20946（B）准二级动力学拟合直线，R20996图33复合材料吸附ZN2的动力学拟合结果322ZN2初始浓度对吸附的影响室温及中性PH条件下，在200ML高密度聚乙烯（HDPE）瓶中配ZN2质量浓度内蒙古大学本科毕业论文第9页为10、20、

28、40、60、80、100MG/L的ZNCL2溶液100ML，向其中加入复合材料05G，之后将HDPE瓶放入恒温振荡器，设置转速为160R/MIN，震荡60MIN，进行静态吸附试验，试验结果见表3和图34。由图34和表3可以看出随着ZN2浓度的提高，ZN2去除率升高，然后逐渐趋于平稳。这是因为复合材料对ZN2的吸附具有一定的容量，随着ZN2浓度的提高，吸附逐渐趋于饱和，ZN2去除率也随之逐渐不再发生变化。由此看来，溶液中ZN2的初始浓度是影响吸附的重要因素。这种影响一方面来源于溶液中重金属离子的数量，另一方面来源于复合材料表面的吸附位点。当初始ZN2浓度较低的时候，ZN2数量少于复合材料表面的吸

29、附位点，单位吸附量小；随着ZN2浓度的上升，同体积溶液中的ZN2含量增加，与吸附剂表面吸附位点的碰撞几率随之上升，从而增加了ZN2吸附量。但是这种增加不是无止境的，随着ZN2初始浓度继续增加，吸附量的增加幅度将趋于平稳。表3ZN2初始浓度对吸附的影响ZN初始浓度/MG/L吸附后ZN浓度/MG/L吸附率/吸附量/MG/G1034265801312042678723154074281446526061289811078808278966143510095290481810内蒙古大学本科毕业论文第10页图34复合材料对ZN2吸附率随初始浓度变化曲线图将实验所得复合材料吸附ZN2的等温吸附实验数据采用

30、LANGMUIR和FREUNDLICH吸附等温式进行拟合，LANGMUIR吸附等温式和FREUNDLICH吸附等温式的表达式分别为（5）和（6），如下，5MAXAX1BQCEE6EFNKLLN式中，CE是吸附平衡时ZN2浓度MG/L；QE是平衡吸附量MG/G；QMAX是饱和吸附量（MG/G）；B是与吸附能力相关的常数（L/MG）；KF是表征吸附能力的常数（MG/G）；N是吸附剂吸附强度指标，当0N1时利于吸附。拟合曲线见图35，同时，通过数据的线性回归，由直线的斜率和截距可以得到LANGMUIR吸附等温式和FREUNDLICH吸附等温式的拟合参数和拟合优度（见表4）。从表4和图35可以看出，用

31、FREUNDLICH等温式拟合的效果要好于LANGMUIR等温式，表明复合材料吸附ZN2较好的符合FREUNDLICH等温式。这说明在实验条件下，复合材料对ZN2的吸附较为复杂，主要是蒙脱石的阳离子交换作用，并可能存在由零价铁衍生的羟基化的氧化铁表面对溶液中ZN2的吸附作用。内蒙古大学本科毕业论文第11页（A）LANGMUIR等温方程拟合直线，R20669（B）FREUNDLICH等温方程拟合直线，R20998图35复合材料吸附ZN2的热力学拟合结果内蒙古大学本科毕业论文第12页表4吸附等温式拟合参数温度/OCLANGMUIR等温式FREUNDLICH等温式QMAX/MGG1B/LMG1R2K

32、F/MGG11/NR2251905300050669062305570998323蒙脱石与复合材料吸附性能比较在温度为25OC，PH为中性的条件下，取两组ZN2浓度为100MG/L的含ZN2模拟溶液各100ML，分别加入05G蒙脱石和复合材料，恒温振荡反应60MIN，定时测量溶液中ZN2浓度。表5和图36所示为相同条件下，蒙脱石和复合材料对ZN2的吸附量随浓度的变化情况。由表5和图36可以看出，蒙脱石对ZN2的吸附量很小，仅为495MG/G，复合材料对ZN2的吸附能力增大了4倍以上，其平衡吸附量达到1899MG/G。结果表明，蒙脱石对ZN2的吸附能力有限，吸附率只能达到50，而复合材料可以很好

33、的提高其对ZN2的去除率，说明复合材料吸附ZN2的过程中，零价铁对ZN2的化学吸附起重要作用，和吸附动力学过程符合准二级模型相一致。图36蒙脱石和零价铁纳米复合材料对ZN2的吸附率曲线内蒙古大学本科毕业论文第13页表5相同条件下蒙脱石、复合材料对ZN2吸附量的比较时间/MIN2510306090蒙脱石吸附量/MGG1020051084188334495复合材料吸附量/MGG16229741196190519071899324反应温度对吸附的影响PH为中性条件下，配ZN2质量浓度为100MG/L的ZNCL2溶液100ML和复合材料05G到200ML高密度聚乙烯（HDPE）瓶中，放入恒温振荡器，设

34、置温度分别为30、40、50、60、70、80OC，转速为160R/MIN，震荡30MIN，进行不同温度吸附试验，数据显示于表6和图37。可以看出，随着温度的升高，复合材料对ZN2吸附量逐渐减少，这是因为温度升高、脱附作用增强，使得部分ZN2脱附，进而使得溶液中ZN2含量增加、ZN2吸附量降低。表6不同温度下复合材料对ZN2的吸附量温度/OC304050607080吸附量/MG/G179717751663155014021304图37不同温度下复合材料对ZN2吸附量的影响内蒙古大学本科毕业论文第14页4结论（1）通过NABH4化学液相还原FE3可以成功制备负载在蒙脱石上的零价铁纳米颗粒，蒙脱石

35、作为载体和分散剂可以起到良好的分散作用，有效降低铁纳米颗粒的团聚程度。制备所得负载在蒙脱石上的零价铁纳米颗粒大小较为均匀，具有较高的单分散性，铁颗粒大体呈球状形貌，大多分散在蒙脱石外表面上且分散性较好。铁纳米颗粒本身具有核壳结构，内核为FE，表面包覆有铁氧化物外壳。（2）在室温且PH中性条件下，蒙脱石/零价铁纳米复合材料对ZN2吸附率达89以上，而单纯蒙脱石对ZN2的吸附率只有50左右；吸附ZN2的动力学过程符合准二级模型，热力学过程符合FREUNDLICH经验吸附模型。复合材料对ZN2吸附作用本质较为复杂，主要是蒙脱石的阳离子交换作用，并可能存在由零价铁衍生的羟基化的氧化铁表面对溶液中ZN2

36、的离子交换作用。内蒙古大学本科毕业论文第15页致谢本论文是在老师的热情关怀和悉心指导下完成的。自从讲师来到我院执教，我便羡慕他渊博的学识，钦佩他在教学工作中谦虚认真的态度，他一直是我在学习过程中崇拜的良师。樊老师在指导我们本科生国家创新基金项目和论文过程中都付出了他的心血。项目的选题、申请、实验，直到最后的论文写作，老师都给予我极大的帮助，并教会我使用SPSS软件和PHOTOSHOP软件，才使得我能够顺利的完成论文。在此，对老师的辛勤培养和无私教诲表示最诚挚的感谢和最崇高的敬意。在完成实验及论文写作期间，还得到了内蒙古大学环境与资源学院何江教授、吕昌伟副教授、王维讲师、汪精华博士等老师的热情帮

37、助和指导，感谢各位老师的亲切关怀。另外，感谢和我一起做实验的郝娇、张媛同学，与你们合作完成实验是我的骄傲，你们也是我在学习上的榜样。再次感谢你们在此期间对我的帮助。大学四年是我人生最美好的的时光。感谢我的母校内蒙古大学，是她给了我学习深造的平台；感谢大学期间传授我知识和帮助我的老师；还要感谢四年来陪伴我的益友李阳、周亚丽、郝娇、庞哲、张旭琼等一切支持关心我的同学，你们是我一生的朋友。最后要特别感谢我敬爱的父亲和亲爱的妹妹，是你们给了我这个机会，也是你们一直给予我最大的支持和无尽的关爱，感谢你们为我做出的一切，你们的爱将伴我走的更远。内蒙古大学本科毕业论文第16页参考文献1MEIGUANGQUA

38、NHARMFULNESSANDTREATMENTOFHEAVYMETALWASTEWASTERJSTUDIESOFTRACEELEMENTSANDHEALTH2004,8454562AGENCYFORTOXICSUBSTANCESANDDISEASEREGISTEYTOXICOLOGICALPROFILEFORZINEMATLANTAUSDEPARTMENTOFHEALTHANDHUMANSERVICES,PUBLICHEALTHSERVICE,19943王银秋,张迎梅,赵东芹重金属镉、铅、锌对鲫鱼和泥鳅的毒性J甘肃科学学报,2003135384陈国柱,方展强铜、锌、镉对唐鱼胚胎及初孵仔鱼的急

39、性毒性及安全浓度评价J生物学杂志,2011228315贾金平,谢少艾,陈虹锦电镀废水处理技术及工程实例M北京化学工业出版社20036孙海燕吸附法在处理重金属废水中的研究进展J高校理科研究1001017LPEZLPEZMTGMEZRAMREZA,DURNJDG,ETALPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFIRONBASEDMAGNETORHEOLOGICALFLUIDSSTABILIZEDBYADDITIONOFOGANOCLAYPRTICLESLANGMUIR,2008,24707670848STUCKEYDJ,CARRCA,MARTINRENDONE,ETALIR

40、ONPARTICLESFORNONINVASIVEMONITORINGOFBONEMARROWSTROMALCELLENGRAFTLPEZLPEZMT,GMEZRAMREZA,DURNJDG,ETALPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFIRONBASEDMAGNETORHEOLOGICALFLUIDSSTABILIZEDBYADDITIONOFOGANOCLAYPRTICLESLANGMUIR,2008,24707670849STUCKEYDJ,CARRCA,MARTINRENDONE,ETALIRONPARTICLESFORNONINVASIVEMONITORIN

41、GOFBONEMARROWSTROMALCELLENGRAFTMENTINTO,ANDISOLATIONOFVIABLEENGRAFTEDDONORCELLSFROM,THEHEARTSTEMCELLS,2006,241968197510HAYASHIK,OHSUGIM,KAMIGAKIM,ETALFUNCTIONALEFFECTSOFCARBONCOATEDIRONMETALPARTICLESFORMAGNETICRECORDINGMEDIAELECTROCHEMSOLIDSTATELETT,2002,5J9J1211GUCZIAL,STEFLERBG,GESZTIAO,ETALCOHYDR

42、OGENATIONOVERCOBALTANDIRONCATALYSTSSUPPORTEDOVERMULTIWALLCARBONNANOTUBESEFFECTOFPREPARATIONJCATAL,2006,244243212WANGCB,ZHANGWXSYNTHESIZINGNANOSCALEIRONPARTICLESFORRAPIDANDCOMPLETEDECHLORINATIONOFTCEANDPCBSENVIRONSCITECHNOL,1997,312154215613PONDERSM,DARABJG,MALLOUKTE,ETALREMEDIATIONOFCRVIANDPBIIAQUEO

43、USSOLUTIONSUSINGSUPPORTED,NANOSCALEZEROVALENTIRONENVIRONSCITECHNOL,2000,3425642569内蒙古大学本科毕业论文第17页14WILKINR,MCNEILMSLABORATORYEVALUATIONOFZEROVALENTIRONTOTREATWATERIMPACTEDBYACIDMINEDRAINAGECHEMOSPHERE,2003,5371572515MATHESONJL,TRATNYEKPGREDUCTIVEDEHALOGENATIONOFCHLORINATEDMETHANESBYIRONMETALENVIRONS

44、CITECHNOL,1994,282045205316JOHNSONTL,SCHERERMM,TRATNYEKPGKINETICSOFHALOGENATEDORGANICCOMPOUNDDEGRADATIONBYIRONMETALENVIRONSCITECHNOL,1996,302634264017EYKHOLTGR,DAVENPORTDTDECHLORINATIONOFTHECHLOROACETANILINEHERBICIDESALACHLORANDMETOLACHLORBYIRONMETALENVIRONSCITECHNOL,1998,321482148718MELITASN,WANGJ,

45、CONKLINM,ETALUNDERSTANDINGSOLUBLEARSENATEREMOVALKINETICSBYZEROVALENTIRONMEDIAENVIRONSCITECHNOL,2002,362074208119ALOWITZMJ,SCHERERMMKINETICSOFNITRATE,NITRITE,ANDCRVIREDUCTIONBYIRONMETALENVIRONSCITECHNOL,2002,3629930620SIANTADP,SCHREIERCG,CHOUCS,ETALTREATMENTOF1,2DIBROMO3CHLOROPROPANEANDNITRATECONTAMI

46、NATEDWATERWITHZEROVALENTIRONORHYDROGEN/PALLADIUMCATALYSTSWATERRES,1996,302315232221TILLBA,WEATHERSLI,ALVEREZPJJFE0SUPPORTEDAUTOTROPHICDENITRIFICATIONENVIRONSCITECHNOL,1998,3263463922SUNYP,LIXQ,CAOJ,ETALCHARACTERIZATIONOFZEROVALENTIRONNANOPARTICLESADVCOLLOIDINTERFACESCI,2006,120475623SCHLESINGERHI,BR

47、OWNHC,FINHOLTAE,ETALSODIUMBOROHYDRIDE,ITSHYDROLYSISANDITSUSEASAREDUCINGAGENTANDINTHEGENERATIONOFHYDROGENJAMCHEMSOC,1953,7521521924RODRIGUESAAR,SOARESBJM,MACHADOAFLA,ETALSYNTHESISOFFEPARTICLESUSINGAMODIFIEDMETALMEMBRANEINCORPORATIONTECHNIQUEJMAGNMAGNMATER,2007,3102497249925CORRIASA,ENNASG,MUSINUA,ETA

48、LAMORPHOUSTRANSITIONMETALBORONULTRAFINEPARTICLESPREPAREDBYCHEMICALMETHODSCHEMMATER,1993,51722172626ZHANGL,MANTHIRAMAAMBIENTTEMPERATURESYNTHESISOFFINEMETALPARTICLESINMONTMORILLONITECLAYANDTHEIRMAGNETICPROPERTIESNANOSTRUCTMATER,1996,743745127GLAVEEGN,KLABUNDEKJ,SORENSENCM,ETALCHEMISTRYOFBOROHYDRIDERED

49、UCTIONOFIRONI1ANDIRONII1IONSINAQUEOUSANDNONAQUEOUSMEDIAFORMATIONOFNANOSCALEFE,FEB,ANDFE2B内蒙古大学本科毕业论文第18页POWDERSINORGCHEM,1995,34283528HUBERDLSYNTHESIS,PROPERTIES,ANDAPPLICATIONSOFIRONNANOPARTICLESSMALL,2005,148250129HUANGKC,EHRMANSHSYNTHESISOFIRONNANOPARTICLESVIACHEMICALREDUCTIONWITHPALLADIUMIONSEEDSLANGMUIR,2007,231419142630SCHRICKB,HYDUTSKYBW,BLOUGHJL,ETALDELIVERYVEHICLESFORZEROVALENTMETALNANOPARTICLESINSOILANDGROUNDWATERHOMASCHEMMATER,2004,162187219331SCHRICKB,BLOUGHJL,JONESAD,ETALHYDRODECHLORINATIONOFTRICHLOROETHYLENETOHYDR