納米材料對(duì)PCB77的吸附與降解研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)研究的深入和發(fā)展，納米材料在環(huán)境中的應(yīng)用引起了大家的關(guān)注，特別是一些環(huán)保難題，如大氣污染、污水處理、農(nóng)藥殘留和城市垃圾等問題得到了有效解決更使我們認(rèn)識(shí)到納米材料在環(huán)境領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文主要對(duì)納米粘土礦物對(duì)多氯聯(lián)苯(持久性污染物之一)的吸附特性及納米鐵、硅體系對(duì)多氯聯(lián)苯的降解進(jìn)行了研究。
　　 1.采用振蕩平衡法，研究了不同土壤及納米粘土礦物對(duì)多氯聯(lián)苯吸附特性，結(jié)果表明：多氯聯(lián)苯濃度范圍為0.

2、25～5.0 mg/L時(shí)，不同土壤及納米粘土礦物對(duì)多氯聯(lián)苯的吸附均能用Freundlich方程很好地?cái)M合，隨著溶液中多氯聯(lián)苯濃度的增加，土壤及納米粘土礦物對(duì)多氯聯(lián)苯的吸附量增加；幾種土壤對(duì)多氯聯(lián)苯吸附量大小順序?yàn)椋杭t壤>黃褐土>砂姜黑土，土壤有機(jī)質(zhì)、粘粒等對(duì)多氯聯(lián)苯吸附起主要作用，土壤更易吸附高氯代PCB77；納米粘土礦物對(duì)多氯聯(lián)苯吸附量大小順序?yàn)椋杭{米蒙脫石>納米SiO2>凹凸棒石，納米粘土礦物吸附多氯聯(lián)苯能力的大小與納米粘土礦物的比

3、表面積、粒徑、層狀結(jié)構(gòu)等有關(guān)；多氯聯(lián)苯本身分子的大小影響其在納米粘土礦物上的吸附；土壤中添加納米粘土礦物可以提高對(duì)多氯聯(lián)苯的吸附。
　　 2.研究了納米Fe、Si體系降解水溶液中PCB77的動(dòng)力學(xué)差異。結(jié)果表明，納米Fe0、納米Fe3O4和納米Si0對(duì)PCB77均有降解作用，該降解為還原脫氯反應(yīng)。降解過程符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)速率常數(shù)Kobs分別為0.0177，0.0038，0.0045h-1。PCB77初始濃度為5 mg/

4、L，納米材料投加量為5 g/L，溶液pH4.5條件下，納米Fe0體系對(duì)PCB77降解效果最為顯著，64h時(shí)PCB77殘留率僅為19.83％，氯離子濃度為50.3μmol/L，反應(yīng)體系pH值從4.5升至5.26。納米雙元體系Fe0和Si0、Fe3O4和Si0對(duì)PCB77降解過程也符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)速率常數(shù)Kobs分別為0.0114，0.004 h-1，其中納米Fe0和Si0體系降解效果優(yōu)于納米Fe3O4和Si0體系。PCB77殘留

5、率分別為34.91%和66.62%，氯離子濃度分別為40.07，20.47μmol/L，反應(yīng)體系pH值變化不明顯。隨著溶液初始pH值增加，納米Fe0、納米Fe3O4降解PCB77效果明顯降低，但溶液pH值升高有利于納米Si0對(duì)PCB77的降解。兩組納米雙元體系對(duì)PCB77的降解效果受pH值影響小。
　　 3.以反應(yīng)體系緩沖溶液的pH值、PCB77初始濃度、納米Fe0投加量、納米Si0投加量、腐殖酸投加量和表面活性劑投加量為因素，

6、設(shè)計(jì)6因素5水平正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，溶液初始pH值為4.5，初始PCB77濃度為1 mg/L，納米Fe0投加量為10 g/L，腐殖酸投加量為0.25 g/L，環(huán)糊精投加量為1 g/L條件下，反應(yīng)2h后，PCB77殘留率最低為35.2%，緩沖溶液初始pH值為4.5時(shí)，氫離子濃度變化最大為0.36×10-4 mol/L，但Eh變化不是最大的一組。初始pH值對(duì)納米材料降解PCB77反應(yīng)體系中PCB77的殘留濃度影響最大，其次是納米Fe0投加量

7、；初始pH值對(duì)反應(yīng)體系中氫離子濃度影響最大，其次是環(huán)糊精投加量；PCB77初始濃度對(duì)反應(yīng)體系中Eh變化影響最大，其次是納米Fe0投加量。
　　 PCB77起始濃度為5 mg/L、溶液初始pH值為6.8，反應(yīng)64 h后，納米Fe0投加量為10.0 g/L時(shí)，PCB77殘留濃度最低，殘留率僅為29.3%；納米Si0投加量為0.5 g/L時(shí)，PCB77殘留濃度最低，殘留率僅為67%；納米Sio投加量為1.0 g/L，即納米Si0：納米

8、Fe0=1:10時(shí)，PCB77殘留濃度最低，殘留率僅為22.2%。
　　 4.研究了納米Fe、Si體系降解土壤中PCB77的動(dòng)力學(xué)差異。結(jié)果表明，PCB77投加量為20μg/g，納米材料投加量分別為納米Fe0為40 mg/g，納米Si0為20 mg/g和混合納米材料60 mg/g(納米Fe0為40 mg/g，納米Si0為20 mg/g)條件下，納米材料對(duì)滅菌和未滅菌土壤中PCB77降解過程均符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，滅菌條件下，反應(yīng)

9、速率常數(shù)Kobs分別為0.0057 h-1，0.004 h-1和0.0059 h-1，反應(yīng)64h后，反應(yīng)體系中PCB77殘留率分別為68.2%，76.1%和63.6%；未滅菌條件下，反應(yīng)速率常數(shù)Kobs分別為0.0081 h-1，0.0067h-1和0.0083 h-1，反應(yīng)64 h后，反應(yīng)體系中PCB77殘留率分別為53.2%，64.1%和51.7%；納米Fe0、Si0雙元體系優(yōu)于單元體系，納米Si0：納米Fe0=1:10時(shí)對(duì)PCB7