纳米铁在TNT红水处理中的应用研究

论文摘要

本研究在制备纳米铁的过程中实现了同步钝化处理，大大提高了制备效率并降低了干燥和储存难度。针对TNT红水成分复杂的特征和纳米铁的高效还原能力，本研究首次提出了采用纳米铁处理TNT红水的技术工艺并对其进行了验证。结果表明，纳米铁在温和的条件下即可将TNT红水中的硝基芳烃类污染物完全还原为相应的氨基芳香族化合物，大大提高了TNT红水的可生物降解性。通过考察纳米铁对TNT红水中硝基芳烃类化合物的转换机制发现，还原和吸附作用并存，但以还原作用为主。纳米铁和普通铁处理TNT红水的对照实验结果表明，普通铁粉需在酸性条件下才能启动反应，反应速率远低于纳米铁且只能将其中的硝基芳烃部分还原。纳米铁的纳米级尺寸和无定形结构决定的表面性质、催化效应和腐蚀行为可能是其在近中性pH条件下具有高效还原能力的主要原因。此外，本研究还探讨了纳米铁/二硝基甲苯磺酸（钠）质量比、初始pH、纳米铁干燥和超声处理等因素对纳米铁还原TNT红水中的主要污染物二硝基甲苯磺酸（钠）的影响。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 概述
• 1.1 TNT 红水污染分析
• 1.2 现有 TNT 红水处理方法及存在的问题
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物法
• 1.2.4 小结
• 1.3 纳米铁微粒的制备和应用研究进展
• 1.3.1 纳米铁的合成
• 1.3.2 纳米铁的干燥和钝化
• 1.3.3 纳米铁的应用研究进展
• 1.3.4 小结
• 1.4 研究目的、创新性及意义
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 创新性及意义
• 2 同步制备与钝化纳米铁方法研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料和实验装置
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 材料表征方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 小结
• 3 纳米铁还原 TNT 红水中二硝基甲苯磺酸（钠）研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料与仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 二硝基甲苯磺酸（钠）的还原过程及动力学
• 3.2.2 二硝基甲苯磺酸（钠）的还原产物
• 3.2.3 纳米铁的氧化产物
• 3.3 小结
• 4 纳米铁还原二硝基甲苯磺酸（钠）的影响因素研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料与仪器设备
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 分析方法
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 纳米铁投加量和二硝基甲苯磺酸（钠）的初始浓度
• 4.2.2 反应时间
• 4.2.3 初始 pH
• 4.2.4 纳米铁干燥和超声处理
• 4.3 小结
• 5 纳米铁处理 TNT 红水效果研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料与仪器设备
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 分析方法
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 密度和固含量测定
• 5.2.2 污染物总量变化
• 5.2.3 元素组成及价态
• 5.2.4 有机组分
• 5.2.5 急性毒性
• 5.2.6 色度及紫外可见吸收光谱
• 5.3 小结
• 6 纳米铁与普通铁粉处理 TNT 红水中二硝基甲苯磺酸（钠）效果比较
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验材料与仪器
• 6.1.2 实验方法
• 6.1.3 分析方法
• 6.2 结果和讨论
• 6.2.1 材料表征
• 6.2.2 动力学特征
• 6.2.3 还原产物
• 6.2.4 纳米铁表现出优势的原因
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集