活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究（环境工程硕士优秀毕业论文答辩PPT模板）

1、环境工程硕士论文答辩环境工程硕士论文答辩 2001320013年年1212月月2 2日日活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究答辩人：导 师：College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩内容提要选题背景1材料合成与表征 2实验结果与讨论3结论与建议4College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩2012年年中国环境状况公报中国环境状况公报水污染状况20122012年中国十大流域的国控断面中，年中国十大流域的国

2、控断面中， 类、类、 类和劣类和劣类水质断面类水质断面比例分别为比例分别为68.9 %68.9 %、20.9 %20.9 %和和10.2 %10.2 %。这些流域中主要污染指标为化学需氧。这些流域中主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数，其中，西北诸河、西南诸河以及珠江量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数，其中，西北诸河、西南诸河以及珠江流域水质为优，浙闽片河流和长江流域水质良好，辽河流域、黄河流域流域水质为优，浙闽片河流和长江流域水质良好，辽河流域、黄河流域 、松花江流域和淮河流域轻度污染，海河流域中度污染。松花江流域和淮河流域轻度污染，海河流域中度污染。2012年十大流域水质类

3、别比例年十大流域水质类别比例College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩2012年年中国环境状况公报中国环境状况公报水污染状况20122012年年6262个国控重点湖泊（水库）中，个国控重点湖泊（水库）中， 类、类、 类和劣类和劣类类水质的湖泊（水库）比例分别为水质的湖泊（水库）比例分别为61.3 %61.3 %、27.4 %27.4 %和和11.3 %11.3 %，主要污染，主要污染指标为指标为TPTP、CODCOD和高锰酸盐指数。和高锰酸盐指数。除密云水库和班公错外，其他除密云水库和班公错外，其

4、他6060个湖泊（水库）开展了营养状态监测。其中，个湖泊（水库）开展了营养状态监测。其中，4 4个为中度富营养状态，个为中度富营养状态，占占6.7%6.7%；1111个为轻度富营养状态，占个为轻度富营养状态，占18.3%18.3%；3737个为中营养状态，占个为中营养状态，占61.7%61.7%；8 8个为贫营养状态，占个为贫营养状态，占13.3%13.3%。2012年重点湖泊（水库）富营养化状况年重点湖泊（水库）富营养化状况College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013v 全国全国198198个地市级行政区（个地市级行

5、政区（49294929监测点）地表水监测中，水质优良监测点）地表水监测中，水质优良- -良良好好- -较好的占较好的占42.7 %42.7 %；水质较差级占；水质较差级占40.5 %40.5 %；水质极差级占；水质极差级占16.8 %16.8 %。与与上年相比，有连续监测数据的水质监测点总数为上年相比，有连续监测数据的水质监测点总数为46774677个，分布在个，分布在187187个个城市，其中水质呈变好趋势的监测点城市，其中水质呈变好趋势的监测点793793个，占监测点总数的个，占监测点总数的17.0%17.0%；呈稳定趋势的监测点呈稳定趋势的监测点29742974个，占个，占63.6%63

6、.6%；呈变差趋势的监测点；呈变差趋势的监测点910910个，个，占占19.4%19.4%。2012年年中国环境状况公报中国环境状况公报水污染状况环境工程硕士论文答辩College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013v 因此因此，目前目前为了为了适应饮用水源污染的日益严重和水质标准提高的要求适应饮用水源污染的日益严重和水质标准提高的要求，并且保证饮用水水质安全。各种预处理和深度处理饮用水技术，并且保证饮用水水质安全。各种预处理和深度处理饮用水技术应运应运而生而生。其中，臭氧作为一种高效的强氧化剂和消毒剂，不仅能去除水。其中，

7、臭氧作为一种高效的强氧化剂和消毒剂，不仅能去除水中的色度、臭味、藻以及铁、锰等，还可以破坏有机物的分子结构，中的色度、臭味、藻以及铁、锰等，还可以破坏有机物的分子结构，强化大分子有机物的生物降解性以及絮凝、沉淀效果等。加之臭氧的强化大分子有机物的生物降解性以及絮凝、沉淀效果等。加之臭氧的制备成本不断下降，因此在饮用水深度处理中得到了越来越广泛的利制备成本不断下降，因此在饮用水深度处理中得到了越来越广泛的利用。用。v 但是当水体中溴离子（但是当水体中溴离子（BrBr- -）浓度超过）浓度超过20g /L20g /L时，经臭氧和氯氧化消毒时，经臭氧和氯氧化消毒后会生成消毒后会生成消毒副产物副产物-

8、 -溴溴酸盐，而溴酸盐又具有潜在致癌性，并且已被酸盐，而溴酸盐又具有潜在致癌性，并且已被国际癌症研究机构定为国际癌症研究机构定为2B2B级潜在致癌物级潜在致癌物，世界卫生组织和美国环境保，世界卫生组织和美国环境保护局均规定饮用水中溴酸盐含量应低于护局均规定饮用水中溴酸盐含量应低于10 10 gg/L/L。目前，。目前，我国现行标准我国现行标准如生活饮用水卫生标准（如生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006GB 5749-2006）和饮用天然矿泉水）和饮用天然矿泉水（GB 8537-2008GB 8537-2008）均将溴酸盐的含量限定为）均将溴酸盐的含量限定为10 10 gg/L/L。环境

9、工程硕士论文答辩College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩控制溴酸盐生成技术改善反应器改善反应器加氨加氨臭氧与其他臭氧与其他工艺组合工艺组合优化臭氧投优化臭氧投加条件加条件添加添加 HOBr/OBr-或羟基自由基或羟基自由基抑制剂抑制剂加酸降低加酸降低pHpH值值控制溴酸盐控制溴酸盐技术技术只适用于低碱度或混凝前加酸可以强化混凝效果的原水，对于那些碱度较高的原水降低pH值并不经济合理其余技术目前处于试验阶段，实际效果还需进一步研究其余技术目前处于试验阶段，实际效果还需进一步研究加氨并不能保证对所有

10、水质都能达到要求，该方法只适用于低浓度的或不含氨氮的水中College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013反硝化菌、生物活性反硝化菌、生物活性炭、厌氧生物等能把炭、厌氧生物等能把溴酸盐还原成溴离子溴酸盐还原成溴离子环境工程硕士论文答辩溴酸盐去除方法零价铁还原法活性炭吸附还原法亚铁离子还原法生物降解法如何有效利用纳米零价铁去除溴酸盐是本课题的选题背景如何有效利用纳米零价铁去除溴酸盐是本课题的选题背景零价铁粉、纳米零价铁零价铁粉、纳米零价铁College of Environmental Science and Engineer

11、ring 2-Dec-2013壳聚糖、蒙脱石、阳离子交换树脂、活性炭以及硅胶。 纳米零价铁的修饰方法纳米零价铁的修饰方法固体负载表面改性双金属纳米铁加入表面活性剂；加入聚合物高分子电解质。 Pd/Fe、Ni/Fe、Pt/Fe、Cu/Fe活性碳具有比表面积活性碳具有比表面积大、吸附能力强且原大、吸附能力强且原料廉价易得等特点，料廉价易得等特点，因此，本实验以活因此，本实验以活性炭为载体。性炭为载体。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩本论文主要研究内容初步探索含不同表面官能团的活性炭对纳米零价

12、铁负载的影响初步探索含不同表面官能团的活性炭对纳米零价铁负载的影响一、材料的合成与表征。 考察了不同材料、初始考察了不同材料、初始pHpH、nZVInZVI投加量以及共存离子等条件对投加量以及共存离子等条件对nZVI/MACnZVI/MAC去除溴酸盐的影响去除溴酸盐的影响二、合成材料去除溴酸盐的实验研究。 通过溴元素的质量平衡以及不同材料对溴酸盐的去除效果初步探通过溴元素的质量平衡以及不同材料对溴酸盐的去除效果初步探讨溴酸盐的去除机理。讨溴酸盐的去除机理。三、溴酸盐去除机理探讨。 College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2

13、013环境工程硕士论文答辩内容提要材料的合成与表征 2选题背景1实验结果与讨论3结论与建议4College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013v 1.1.首先，活性炭在沸水中煮首先，活性炭在沸水中煮30 min30 min去除部分杂质，去除部分杂质，105 105 的干燥箱中的干燥箱中烘烘24 h24 h，然后置于干燥器中备用，且标记为，然后置于干燥器中备用，且标记为ACACH2OH2O备用。然后，备用。然后，ACACH2OH2O分分别在别在80 80 的的30 %30 %的的HNOHNO3 3溶液中浸渍溶液中浸渍2 h2

14、h和和60 60 的的25 %25 %的的NHNH3 3HH2 2O O中浸中浸渍渍4 h4 h，且洗净烘干后分别标记为，且洗净烘干后分别标记为ACACHNO3HNO3和和ACACNH3NH3备用。最后备用。最后ACACHNO3HNO3在在60 60 的的25 %25 %的的NHNH3 3HH2 2O O中浸渍中浸渍4 h4 h，洗净烘干后标记为，洗净烘干后标记为ACACHNHN备用。注：备用。注：ACACH2OH2O、ACACHNO3HNO3、ACACNH3NH3以及以及ACACHNHN合计标记为合计标记为MACMAC。v 2.2.将将2 g FeSO2 g FeSO4 47H7H2 2O

15、O溶解在溶解在100 mL100 mL溶液中溶液中( (水：无水乙醇水：无水乙醇=3=3：7)7)，然后，然后加入加入0.5 g0.5 g的聚乙二醇的聚乙二醇-4000-4000作为分散剂，最后加入作为分散剂，最后加入4 g4 g的的ACAC混匀。混匀。v 3.3.配置配置1 mol/L NaBH1 mol/L NaBH4 4溶液。溶液。v 4.4.该混合液在该混合液在25 25 下超声下超声2 h2 h后再搅拌后再搅拌0.5 h0.5 h。整个过程中持续通入。整个过程中持续通入高纯氮气其保持无氧环境，由真空气体分配器输送。高纯氮气其保持无氧环境，由真空气体分配器输送。v 5.5.将将45 m

16、L NaBH45 mL NaBH4 4溶液从恒压漏斗中逐滴加入到三口烧瓶中，滴加过溶液从恒压漏斗中逐滴加入到三口烧瓶中，滴加过程中持续搅拌，且滴速约为程中持续搅拌，且滴速约为 2 2 滴滴/ /秒。随着秒。随着NaBHNaBH4 4的加入，溶液逐渐的加入，溶液逐渐变黑，说明生成了纳米零价铁。变黑，说明生成了纳米零价铁。NaBHNaBH4 4溶液滴加完毕后继续搅拌陈化溶液滴加完毕后继续搅拌陈化材料的合成材料的合成环境工程硕士论文答辩College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013反应反应30 min30 min。v6.6.随

17、后将产物真空抽滤分离，脱氧水洗三次，并用脱氧无随后将产物真空抽滤分离，脱氧水洗三次，并用脱氧无水乙醇洗涤水乙醇洗涤3 3次，真空冷冻干燥次，真空冷冻干燥12 h12 h，产品即为，产品即为nZVI/MACnZVI/MAC。材料合成过程持续向溶液中通入氮气维持无氧环境材料合成过程持续向溶液中通入氮气维持无氧环境. .v7.7.单独纳米零价铁的合成步骤也如上，只是制备过程中没单独纳米零价铁的合成步骤也如上，只是制备过程中没有加入有加入ACAC。材料的合成材料的合成环境工程硕士论文答辩College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-20

18、13图可以看出所有的材料在2=22-24之间出现了不定型活性炭的衍射峰。图中除了a其余的材料在2=4345之间处均出现了-Fe特征峰。图b-e在2=3540有一些小峰，表明纳米零价铁部分氧化成了Fe2O3和Fe3O4。图f在该位置处出现了一些相对较尖锐的峰，根据Scherrer 公式说明nZVI/MAC中产生的Fe2O3和Fe3O4结晶性差（微晶）和粒径小外，还可能是由于nZVI的负载使得其被氧化生成的Fe2O3和Fe3O4量也相对较少，已有实验研究表明纳米零价铁负载到活性炭表面可大大提高其抗氧化的能力。XRD表征表征环境工程硕士论文答辩 XRD衍射图（a） AC; （b） nZVI/ACH2

19、O; （c） nZVI/ACNH3; （d） nZVI/ACHNO3; （e） nZVI/ACHN; （f） nZVI.College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013从图a-d可以看出纳米零价铁颗粒遍布于整个活性炭表面。图a-d可以看出ACH2O、ACNH3、ACHNO3负载的纳米零价铁存在大块聚集现象，而ACHN表面负载的纳米零价铁则分布相对均匀。从SEM图中随机选取约200个左右的纳米铁颗粒进行粒度分布统计分析，ACH2O，ACNH3，ACHNO3，ACHN、nZVI的平均粒径分别为45.88 nm,45.51 nm

20、53.6 nm,48.32 nm和85.41 nm。ACHNO3负载的纳米颗粒粒径最大，这可能是由于ACHNO3具有较多的酸性官能团和较低的pHpzc，使活性炭表面吸附了过量的Fe2+，随后又被还原成nZVI，过量的纳米零价铁就团聚在活性炭表面，从而就引起nZVI的粒径变大。SEM表征表征环境工程硕士论文答辩（a）nZVI/ACH2O （300倍）倍）nZVI/ACH2O （50000倍）倍）nZVI/ACNH3 （300倍）倍）nZVI/ACHNO3 （300倍）倍）nZVI/ACHN （300倍）倍）nZVI/ACNH3 （50000倍）倍）nZVI/ACHNO3 （50000倍）倍）nZ

21、VI/ACHN （50000倍）倍）College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013从图可以看出，在没有载体的情况下，单独的nZVI材料团聚现象严重。图a和b与图h和图c形成鲜明对比，图b和c显示出负载纳米铁颗粒在活性炭上分散良好，而单独的nZVI颗粒之间首尾相连呈链状。表征结果说明AC的引入从一定程度上抑制了铁纳米颗粒间的接触和长大，提高了铁纳米颗粒的分散性，从而增加了nZVI的比表面积和活性位点。TEM表征表征环境工程硕士论文答辩(a)(b)(c)nZVI/ACHN的的SEM图图nZVI的的TEM图图 nZVI/ACH

22、N 的的TEM图图College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩内容提要实验结果与讨论3材料合成与表征 2选题背景 1结论与建议4College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩 不同材料对溴酸盐去除的影响从图中可以看出反应从图中可以看出反应5 min5 min后，后，nZVInZVI对对BrOBrO3 3- -的去除率为的去除率为77.25 %77.25 %，ACAC为为5.87 %5.87 %，而，而nZV

23、I/ACnZVI/ACHNHN去除率达去除率达到到95.66 %95.66 %，高于同等条件下，高于同等条件下nZVInZVI和和ACAC去除效率的总和去除效率的总和83.12 %83.12 %，此外，此外，nZVI/ACnZVI/ACHNHN的表观速率常数是的表观速率常数是单独单独nZVInZVI的约的约4.154.15倍倍。这说明这说明BrOBrO3 3- -的去除过程中的去除过程中nZVInZVI和和ACAC之间存在协同作用。之间存在协同作用。ACAC的吸附作用，使负的吸附作用，使负载在其上的载在其上的nZVInZVI周围周围BrOBrO3 3- -局部浓度增大，从而促进局部浓度增大，从

24、而促进BrOBrO3 3- -与与nZVInZVI的反应。然而，的反应。然而，nZVI/MACnZVI/MAC去除去除BrOBrO3 3- -的的过程中，过程中，nZVInZVI的还原作是主导因素，而的还原作是主导因素，而ACAC只是作为只是作为nZVInZVI的分散介质并对的分散介质并对BrOBrO3 3- -起到了部分吸附作用起到了部分吸附作用。同时，还可以看出同时，还可以看出nZVI/ACnZVI/ACH2OH2O, nZVI/AC, nZVI/ACNH3NH3 和和 nZVI/AC nZVI/ACHNO3HNO3反应反应5 min5 min后，对溴酸盐的去除率分别为：后，对溴酸盐的去除

25、率分别为：54.12 %, 81.76 % and 92.14 %54.12 %, 81.76 % and 92.14 %，对溴酸盐的去除率都比，对溴酸盐的去除率都比nZVI/ACnZVI/ACHNHN低，因此，下面的实验选择性能低，因此，下面的实验选择性能最佳的最佳的nZVI/ACnZVI/ACHNHN材料作为研究对象。材料作为研究对象。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩纳米零价铁投加量的影响 随着投加量的增大，在相同时间内溴酸盐的去除速率也迅速增加。除投加量为随着投加量的增大，在相同时

26、间内溴酸盐的去除速率也迅速增加。除投加量为1.7 mg/L1.7 mg/L和和2.7 2.7 mg/Lmg/L时未完全去除时未完全去除BrOBrO3 3- -，其余浓度投加量的去除率均达到，其余浓度投加量的去除率均达到100%100%，说明，说明5 mg/L5 mg/L的纳米铁投加量完全能的纳米铁投加量完全能够满足该浓度范围内够满足该浓度范围内BrOBrO3 3- -的去除的去除。本次实验选择。本次实验选择5 mg/L5 mg/L的纳米铁投加量的纳米铁投加量。 随纳米铁投加量的增大，溴酸盐达到最大去除率所需时间越来越短，这是因为纳米铁去除溴酸随纳米铁投加量的增大，溴酸盐达到最大去除率所需时间越

27、来越短，这是因为纳米铁去除溴酸盐的反应主要发生在纳米铁的表面，故增加负载纳米铁的浓度，就增加了溶液中纳米铁的表面积，盐的反应主要发生在纳米铁的表面，故增加负载纳米铁的浓度，就增加了溶液中纳米铁的表面积，也增加了反应的活性位点，进而同时也增加了也增加了反应的活性位点，进而同时也增加了BrOBrO3 3- -与零价铁活性位点的接触几率，从而促进氧化还与零价铁活性位点的接触几率，从而促进氧化还原反应的进行原反应的进行。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩不同初始溴酸盐浓度的影响不同初始溴酸盐浓度的

28、影响负载纳米铁与不同初始浓度的溴酸盐溶液反应，结果表现出相似的去除趋势，负载纳米铁与不同初始浓度的溴酸盐溶液反应，结果表现出相似的去除趋势，最终最终均可达到迅速均可达到迅速完全的去除效果。理论上完全去除浓度为完全的去除效果。理论上完全去除浓度为3.91 3.91 gg/L/L的溴酸盐只需要的负载纳米零价铁为的溴酸盐只需要的负载纳米零价铁为0.44 mg/L0.44 mg/L，表明处理表明处理0.78-3.91 0.78-3.91 molmol/L/L的溴酸盐时实际投加的负载纳米零价铁量的溴酸盐时实际投加的负载纳米零价铁量5 mg/L5 mg/L大约为大约为1010倍理论值，即倍理论值，即纳米铁

29、过量，且纳米铁的活性很高，因此溴酸盐初始浓度的增加并没有影响溴酸盐的去除效率。纳米铁过量，且纳米铁的活性很高，因此溴酸盐初始浓度的增加并没有影响溴酸盐的去除效率。 随着溴酸盐初始浓度从随着溴酸盐初始浓度从0.78 0.78 molmol/L/L升高到升高到3.91 3.91 molmol/L/L时，其表观速率常数从时，其表观速率常数从0.7778 min0.7778 min-1-1下下降到降到0.2973 min0.2973 min-1-1。但是去除溴酸盐的初始速率常数却从。但是去除溴酸盐的初始速率常数却从0.607 0.607 molmol L L-1-1 min min1 1（0.78 0

30、.78 molmol/L/L）升）升高到高到1.139 1.139 molmol L L-1-1 min min1 1（3.13 3.13 molmol/L/L），当），当再再增加浓度时初始速率常数几乎保持在一个稳定值增加浓度时初始速率常数几乎保持在一个稳定值College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013不同初始不同初始pH对溴酸盐反应速率的影响对溴酸盐反应速率的影响环境工程硕士论文答辩 pH pH值从值从6.86.8上升到上升到1010，溴酸盐的最终去除率逐渐下降，溴酸盐的最终去除率逐渐下降，pHpH值从值从6.86.

31、8下降到下降到3 3，溴酸盐的最终去除率，溴酸盐的最终去除率均为均为100 %100 %，但完全去除时间缩短，继续下降，但完全去除时间缩短，继续下降pHpH至至2 2时，溴酸盐的最终去除速率时，溴酸盐的最终去除速率不不升反而大幅度下降。升反而大幅度下降。 这是由于酸性条件下有较多的氢离子，一部分氢离子参与这是由于酸性条件下有较多的氢离子，一部分氢离子参与nZVInZVI/AC/ACHNHN还原溴酸盐的反应，一部分氢还原溴酸盐的反应，一部分氢离子被离子被nZVInZVI还原产生氢气，产生的氢气可以进一步维持体系的厌氧环境抑制还原产生氢气，产生的氢气可以进一步维持体系的厌氧环境抑制nZVInZVI

32、的氧化，故酸性条的氧化，故酸性条件下能促进反应的进行。件下能促进反应的进行。pHpH值值6.86.8后由于在碱性条件下，后由于在碱性条件下，nZVInZVI反应产生的反应产生的FeFe3+3+转化为转化为Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀覆沉淀覆盖在纳米铁表面，造成电子传递障碍，阻碍溴酸盐还原反应的进行。故溴酸盐的去除效率随盖在纳米铁表面，造成电子传递障碍，阻碍溴酸盐还原反应的进行。故溴酸盐的去除效率随pHpH的升的升高而降低高而降低。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013不同初始不同初始DO对溴酸盐去除的影响对

33、溴酸盐去除的影响环境工程硕士论文答辩当当DO=0 mg/LDO=0 mg/L时，反应状况良好，在反应时间为时，反应状况良好，在反应时间为5 min5 min时，去除率已经达到了时，去除率已经达到了95.66 %95.66 %，最后，最后将溴酸盐完全去除。当将溴酸盐完全去除。当DODO上升到上升到2 mg/L2 mg/L时，时，5 min5 min时的去除率仅只有时的去除率仅只有27%27%，40 min40 min后，去除后，去除率也仅有率也仅有31.4 %31.4 %。当。当DO=6 mg/LDO=6 mg/L时，溴酸盐去除率进一步下降。时，溴酸盐去除率进一步下降。5 min5 min之后溴

34、酸盐浓度几乎之后溴酸盐浓度几乎不变，去除率保持在不变，去除率保持在9.6 %9.6 %左右。主要是因为溶液中的溶解氧迅速与负载的纳米零价铁反应，左右。主要是因为溶液中的溶解氧迅速与负载的纳米零价铁反应，水中的氧气与溴酸盐形成竞争关系，溶解氧浓度越高，剩下与溴酸盐反应的负载在活性炭水中的氧气与溴酸盐形成竞争关系，溶解氧浓度越高，剩下与溴酸盐反应的负载在活性炭上的纳米零价铁就越少。上的纳米零价铁就越少。此外，此外，纳米零价铁被氧气氧化后，其表面被钝化，进一步阻止了纳米零价铁被氧气氧化后，其表面被钝化，进一步阻止了溴酸盐与纳米零价铁的反应，从而使得去除率受到了极大地影响溴酸盐与纳米零价铁的反应，从而

35、使得去除率受到了极大地影响。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013不同储存时间的负载纳米铁对溴酸盐去除的影响不同储存时间的负载纳米铁对溴酸盐去除的影响环境工程硕士论文答辩刚制备的刚制备的nZVI/ACnZVI/ACHNHN去除溴酸盐的反应状况良好，在反应时间为去除溴酸盐的反应状况良好，在反应时间为5 min5 min时，去除率已经达到时，去除率已经达到了了95.66 %95.66 %，最后溴酸盐完全去除。当，最后溴酸盐完全去除。当nZVI/ACnZVI/ACHNHN的储存时间上升的储存时间上升3 3个月时，个月时

36、，5min5min时的去除时的去除率仅只有率仅只有87.2%87.2%，40 min40 min后最终将溴酸盐去除完全。当后最终将溴酸盐去除完全。当nZVI/ACnZVI/ACHNHN的储存时间上升的储存时间上升6 6个月时，个月时，5 min5 min时的去除率下降到仅只有时的去除率下降到仅只有77.6 %77.6 %，40 min40 min后也将溴酸盐去除完全。从整体上看，随后也将溴酸盐去除完全。从整体上看，随着储存时间的变长，溴酸盐的去除速率也随着反应的进行而逐渐降低。这是由于在储存着储存时间的变长，溴酸盐的去除速率也随着反应的进行而逐渐降低。这是由于在储存的过程中，可能有微量氧气进入

37、，导致部分零价铁被氧化，所以随着储存时间的延长的过程中，可能有微量氧气进入，导致部分零价铁被氧化，所以随着储存时间的延长nZVI/ACnZVI/ACHNHN材料的性能也随之下降。材料的性能也随之下降。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013共存离子对溴酸盐去除的影响共存离子对溴酸盐去除的影响环境工程硕士论文答辩10 mg/L10 mg/L的的NONO3 3- -和和250 mg/L250 mg/L的的SOSO4 42-2-的添加对的添加对BrOBrO3 3- -的去除率影响不大，但是略微降低了的去除率影响不大，但是

38、略微降低了nZVInZVI/AC/ACHNHN去除溴酸盐的速率，与此同时溶液中的去除溴酸盐的速率，与此同时溶液中的NONO3 3- -和和SOSO4 42-2-浓度基本保持不变。这可能是浓度基本保持不变。这可能是由于由于NONO3 3- -与溴酸盐存在竞争关系，但是与溴酸盐存在竞争关系，但是nZVInZVI还原溴酸盐的速率远远大于其对还原溴酸盐的速率远远大于其对NONO3 3- -的速率，的速率，所以溴酸盐去除速率略有下降；由于竞争关系，部分所以溴酸盐去除速率略有下降；由于竞争关系，部分SOSO4 42-2-吸附在吸附在nZVInZVI/AC/ACHNHN表面破坏铁表表面破坏铁表面的保护膜促进

39、了铁的腐蚀，生成新的活性位点，然而实验中面的保护膜促进了铁的腐蚀，生成新的活性位点，然而实验中nZVInZVI/AC/ACHNHN投加量较少，结投加量较少，结果硫酸根对果硫酸根对nZVInZVI/AC/ACHNHN去除溴酸盐的抑制作用大于促进作用，使溴酸盐去除速率略有下降。去除溴酸盐的抑制作用大于促进作用，使溴酸盐去除速率略有下降。 以实际自来水为介质，溴酸盐去除效率大幅度的下降。以实际自来水为介质，溴酸盐去除效率大幅度的下降。实验中投加实验中投加5 mg/L5 mg/L的负载纳米铁量，反应的负载纳米铁量，反应40 min40 min后也后也只能使溴酸盐浓度下降到约只能使溴酸盐浓度下降到约87

40、.5 %87.5 %。在实际自来水介。在实际自来水介质中，共存离子对质中，共存离子对BrOBrO3 3- -的去除表现出较强的抑制作用。的去除表现出较强的抑制作用。主要原因是自来水中除了以上的主要原因是自来水中除了以上的2 2种离子以外，还存在种离子以外，还存在大量其他的离子，一些共存离子的存在，能使铁和铁大量其他的离子，一些共存离子的存在，能使铁和铁离子生成络合物沉淀并覆盖在纳米铁表面，减少表面离子生成络合物沉淀并覆盖在纳米铁表面，减少表面的活性位点数量；有些离子的存在会与的活性位点数量；有些离子的存在会与nZVInZVI反应或吸反应或吸附在附在nZVInZVI表面，减少表面，减少nZVIn

41、ZVI表面活性位点，从而降低表面活性位点，从而降低BrOBrO3 3- -的去除速率。的去除速率。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013nZVI/ACHN去除溴酸盐的产物分析去除溴酸盐的产物分析环境工程硕士论文答辩图中可以看出，随着负载纳米铁去除溴酸盐反应的进行，溶液中溴酸盐含量的快速下降，图中可以看出，随着负载纳米铁去除溴酸盐反应的进行，溶液中溴酸盐含量的快速下降，溴离子在溶液中的含量迅速上升，在溴离子在溶液中的含量迅速上升，在15 min15 min后基本上被完全去除。此外，从图后基本上被完全去除。此外，从图

42、4-94-9可以看可以看出，在整个实验过程中溴酸盐和溴离子的质量平衡范围为出，在整个实验过程中溴酸盐和溴离子的质量平衡范围为96.24-101.17 %96.24-101.17 %。这说明负载。这说明负载纳米铁去除溴酸盐的过程与理论相一致，即纳米铁将溴酸盐完全还原为溴离子，没有生纳米铁去除溴酸盐的过程与理论相一致，即纳米铁将溴酸盐完全还原为溴离子，没有生成中间产物。此外，还可以看出，溶液中的溴离子和剩余的溴酸根含量的总和在反应开成中间产物。此外，还可以看出，溶液中的溴离子和剩余的溴酸根含量的总和在反应开始阶段降低，然后再逐渐上升始阶段降低，然后再逐渐上升。College of Environm

43、ental Science and Engineerring 2-Dec-2013 nZVI/ACHN去除溴酸盐的反应机理的初步研究去除溴酸盐的反应机理的初步研究环境工程硕士论文答辩根据上述实验结果，活性炭负载纳米铁对溴酸盐的去除作用包括吸附和还原两种机制。根据上述实验结果，活性炭负载纳米铁对溴酸盐的去除作用包括吸附和还原两种机制。活性炭的比表面积较大、吸附能力强的特点，对水中的溴酸盐具有很好的吸附能力。而活性炭的比表面积较大、吸附能力强的特点，对水中的溴酸盐具有很好的吸附能力。而纳米零价铁具有高的比表面积和还原能力。因此纳米零价铁具有高的比表面积和还原能力。因此nZVInZVI/AC/ACH

44、NHN去除溴酸盐的反应机理为：首去除溴酸盐的反应机理为：首先溴酸根被先溴酸根被ACAC和和nZVInZVI快速的吸附到快速的吸附到nZVInZVI/AC/ACHNHN表面，使局部表面，使局部BrOBrO3 3- -浓度升高。然后，在浓度升高。然后，在nZVInZVI的还原作用下的还原作用下BrOBrO3 3- -迅速被转化为无毒的迅速被转化为无毒的BrBr- -。College of Environmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩内容提要实验结果与讨论3材料的合成和表征 2选题背景 1结论与建议4College of En

45、vironmental Science and Engineerring 2-Dec-2013环境工程硕士论文答辩主要结论主要结果1、通过XRD分析，制备所得负载纳米零价铁材料含有-Fe2、通过SEM和TEM表征，结果表明AC的引入从一定程度上可以抑制了铁纳米颗粒间的接触和长大，提高了铁纳米颗粒的分散性，其平均粒径约为未负载的nZVI的1/2.主要结果1、实验制备的负载纳米铁（nZVI/MAC）能高效的将溴酸盐去除，同Fe0粉和未负载的纳米零价铁以及单独的活性炭去除溴酸盐相比较。同时表明nZVI/ACHN材料是所制备的材料中性能最优良的2、nZVI/ACHN去除溴酸盐过程，符合拟一阶动力学。3、投加量、溴酸盐初始溶度、初始pH值、溶解氧、储存时间、共存离子都影响溴酸盐的去除。主要结果1、对产物分析，结果表明溴酸盐还原为溴离子的过程中，并没有生成中间产物，而是直接被还原为无毒的溴离子，即溴离子为反应的唯一产物。2、nZVI/AC对BrO3-的去除机制包括吸附和还原两种机制。AC的协同作用，促进了nZVI/ACHN对BrO3-的吸附，增大了BrO3-在nZVI附近的局部浓度，从而加速了BrO3-与nZVI的反应。 影响因素探讨影响因素探讨机理初步探讨机理初步探讨材料的制备和表征材料的制备和表