树脂基纳米零价铁复合材料去除重金属及有机物的研究
重金属会引起严重的环境污染。与游离态的重金属离子相比，重金属与EDTA、柠檬酸等物质形成稳定的络合物，去除难度更大。与游离态的重金属离子相比，重金属与EDTA、柠檬酸等物质形成稳定的络合物，因此去除难度更大。本研究将 ZVI 负载于大孔阴离子交换树脂 D201 上，制备出纳米复合材料 D201-ZVI，研究了其对重金属络合物（以柠檬酸铜为例）的去除性能。本课题通过将 ZVI 负载于阴离子交换树脂 D201上制得纳米复合材料 D201-ZVI，系统研究了其对水中柠檬酸铜的去除性能。研究结果表明，D201-ZVI 对水中的柠檬酸铜具有较好的去除效果。D201-ZVI 对柠檬酸铜的去除随着溶液 pH 的变化而变化。 总体而言，其除柠檬酸铜效率大小排序依次为 pH= 5 > pH =7 > pH= 9 > pH =3。相同浓度、pH下，Cl-、NO3-和 SO42- 对 其去除影响很小，PO43-对其去除有很大的影响。关键词 树脂基，纳米零价铁，重金属络合物
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 重金属及有机物污染 1
1.3 重金属处理技术 2
1.4 有机物处理技术 3
1.5树脂基纳米零价铁材料研究情况 4
1.6 研究内容 7
2 实验部分 7
2.1 实验试剂 7
2.2 实验仪器 8
2.3 实验流程 8
2.4 实验步骤 9
3 性能分析 9
3.1 标准曲线的绘制 9
3.2 动力学测定 11
3.3 不同PH 12
3.4 不同初始浓度 12
3.5 竞争阴离子 12
4 结果与讨论 13
4.1 XRD表征 14
4.2 XPS 表征 14
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 引言
1.1 研究背景
因工业生产发展的迅速，使得重金属污染日益严重，尤其是废水中排放出的重金属离子并不是以简单自由态的形式存在，而是与生产过程中必须添加的其它络合剂结合形成不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
同的络合态重金属。近年来，越来越多的研究者更加重视重金属有机物造成的环境污染，这主要是由于重金属和有机物都是较难去除的物质，达到一定程度会危害人体健康。
1.2 重金属及有机物污染
1.2.1 重金属污染
重金属污染是由于重金属或重金属的化合物过量排放所造成的。这主要是由于人类的日常活动如采矿、废气排放、污水灌溉、使用用重金属制品等导致环境中的重金属含量大大增加，远远超出自然环境能承受的正常范围，从而对自然环境造成极大的污染，严重危害人类的生产活动[1]。
重金属因其本身具有富集性，很难在环境中进行自我讲解；且重金属并不能利用自然环境本身所具有物理的、化学的或生物的作用从而进行自身的净化重金属。自然界存在的一定量的生物并不能对重金属进行降解，且重金属对土壤的污染一旦造成便无法挽回，因此土壤便会失去治理价值，而失去治理价值的土壤，只能通过调整不同品种的植被来加以回避。
金属的类别、理化性质等决定着水体中金属是否会对水资源造成伤害，在一定的程度上即使无害金属的浓度一旦超过某一数值也会产生剧烈的毒性，也会对动植物造成伤害，会致使它们中毒，甚至死亡。重金属的毒性有机化的比无机化的毒性要剧烈得多，而金属的可溶态又要比颗粒态的毒性剧烈的多。人体内的重金属含量一旦超过人体所能耐受的限度，就会造成人体慢性、急性中毒等，严重对人体的健康造成伤害。大气、水体、土壤等环境均有重金属的广泛存在，水环境中的重金属首先分为溶解态和颗粒态的重金属，而溶解态又包括游离态、络合态和有机态。不同形态的重金属的稳定性也大不相同，其中离子交换态随着环境的变化最为迅速，也最容易为生物所吸收。而重金属因其不同的生物效应又可将其分为易可给态和惰性态。水体中的重金属浓度即使小到一定数值也能产生毒性，而重金属的存在形态决定了它的毒性。自然界的食物链或食物网往往成了含重金属物质的运输渠道，慢慢在人体、动植物体内累积，造成中毒死亡。
土壤中的重金属污染主要取决于其化学形态，因此分析清楚土壤中重金属的存在形态成为去除污染的关键步骤所在。安淼等[2]的研究表明大部分重金属以稳定态存在于土壤中，而锌、镍等多以不稳定态存在，铜多以有机结合态存在。污泥重金属污染的去除最重要的就是利用相当有效的方法将重金属的存在形态转化在最佳时机时变成稳定的状态。食品中大部分的重金属都是通过与生物成分相结合从而进入人体内，以此改变了人体对于食物所能吸收的多少。食品中的重金属往往会和有机配位基形成大分子量的络合态状的物质，从而产生生理上的毒性。而去除此类重金属污染物时，只需加入一定量的高亲和性分子量第的螯合剂即可达到去除的目的。而土壤中重金属的在各个反应过程之后最终只会变成底泥，底泥中重金属的存在形态会随着自然环境的变化发生转化而释放出污染，因此人们一步一步将目光投向底泥中的重金属污染[3]。
1.2.2 有机物污染
何为有机物，即一般含有碳元素的有机物称为有机物。有机物的主要元素是碳元素，其组成除了有碳元素之外，通常还含有H、O、S、N等元素。天然有机物质在反应过程中造成的污染和人工在合成有机物质过程所中造成的污染组成了有机污染物。这些污染主要来源于印染、农药、医药、石油、精细化工等行业。近年来，随着人类对生活质量的要求一步步提高，人工合成的有机物也随着生产的发展而变得越来越多。水体有机物污染物的存在形态可以分为自由溶解态、溶解性有机质结合态和颗粒结合态。而水中大部分的生物仅仅只会利用能自身自由溶解的有机物进行生物作用。目前研究人员经常使用的去除水体有机污染物的方法主要有化学法和生物法。可提取态的污染物和结合态的残留污染物组成了土壤有机污染物。前者可直接采用常规分析方法鉴定并去除，后者则无法直接萃取。这类污染物除了用化学方法去除之外，也可在评价其对土壤的污染后，选择可利用的残留物进行转化后被土壤吸收。
1.3 重金属处理技术
重金属因其污染毒性的强烈，越来越受到大家的重视。近年来，更多的研究人员开始将目光投向于研究废水及污泥中的重金属污染。水中重金属的污染主要来源于农药化肥废水、工业生产废水和金属冶炼产生的废水。而土壤中的污泥重金属污染又分为自然的污染和人为的污染。自然污染主要是因为工业矿床和岩石风化；由于人类生产的活动行为致使重金属发生变异而造成了人为污染。
1.3.1 水中重金属去除技术
稀释法：该处理方法其实就是将未被污染的水和含重金属废水进行混合，使得废水中重金属离子的浓度得以降低，以达到来减轻重金属的污染程度的目的。本方法仅适用于低浓度重金属离子废水的修复，但是由于该方法并不能使得水体中的重金属离子总量减少，目前稀释法已经逐渐被淘汰[4]。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 重金属及有机物污染 1
1.3 重金属处理技术 2
1.4 有机物处理技术 3
1.5树脂基纳米零价铁材料研究情况 4
1.6 研究内容 7
2 实验部分 7
2.1 实验试剂 7
2.2 实验仪器 8
2.3 实验流程 8
2.4 实验步骤 9
3 性能分析 9
3.1 标准曲线的绘制 9
3.2 动力学测定 11
3.3 不同PH 12
3.4 不同初始浓度 12
3.5 竞争阴离子 12
4 结果与讨论 13
4.1 XRD表征 14
4.2 XPS 表征 14
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 引言
1.1 研究背景
因工业生产发展的迅速，使得重金属污染日益严重，尤其是废水中排放出的重金属离子并不是以简单自由态的形式存在，而是与生产过程中必须添加的其它络合剂结合形成不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
同的络合态重金属。近年来，越来越多的研究者更加重视重金属有机物造成的环境污染，这主要是由于重金属和有机物都是较难去除的物质，达到一定程度会危害人体健康。
1.2 重金属及有机物污染
1.2.1 重金属污染
重金属污染是由于重金属或重金属的化合物过量排放所造成的。这主要是由于人类的日常活动如采矿、废气排放、污水灌溉、使用用重金属制品等导致环境中的重金属含量大大增加，远远超出自然环境能承受的正常范围，从而对自然环境造成极大的污染，严重危害人类的生产活动[1]。
重金属因其本身具有富集性，很难在环境中进行自我讲解；且重金属并不能利用自然环境本身所具有物理的、化学的或生物的作用从而进行自身的净化重金属。自然界存在的一定量的生物并不能对重金属进行降解，且重金属对土壤的污染一旦造成便无法挽回，因此土壤便会失去治理价值，而失去治理价值的土壤，只能通过调整不同品种的植被来加以回避。
金属的类别、理化性质等决定着水体中金属是否会对水资源造成伤害，在一定的程度上即使无害金属的浓度一旦超过某一数值也会产生剧烈的毒性，也会对动植物造成伤害，会致使它们中毒，甚至死亡。重金属的毒性有机化的比无机化的毒性要剧烈得多，而金属的可溶态又要比颗粒态的毒性剧烈的多。人体内的重金属含量一旦超过人体所能耐受的限度，就会造成人体慢性、急性中毒等，严重对人体的健康造成伤害。大气、水体、土壤等环境均有重金属的广泛存在，水环境中的重金属首先分为溶解态和颗粒态的重金属，而溶解态又包括游离态、络合态和有机态。不同形态的重金属的稳定性也大不相同，其中离子交换态随着环境的变化最为迅速，也最容易为生物所吸收。而重金属因其不同的生物效应又可将其分为易可给态和惰性态。水体中的重金属浓度即使小到一定数值也能产生毒性，而重金属的存在形态决定了它的毒性。自然界的食物链或食物网往往成了含重金属物质的运输渠道，慢慢在人体、动植物体内累积，造成中毒死亡。
土壤中的重金属污染主要取决于其化学形态，因此分析清楚土壤中重金属的存在形态成为去除污染的关键步骤所在。安淼等[2]的研究表明大部分重金属以稳定态存在于土壤中，而锌、镍等多以不稳定态存在，铜多以有机结合态存在。污泥重金属污染的去除最重要的就是利用相当有效的方法将重金属的存在形态转化在最佳时机时变成稳定的状态。食品中大部分的重金属都是通过与生物成分相结合从而进入人体内，以此改变了人体对于食物所能吸收的多少。食品中的重金属往往会和有机配位基形成大分子量的络合态状的物质，从而产生生理上的毒性。而去除此类重金属污染物时，只需加入一定量的高亲和性分子量第的螯合剂即可达到去除的目的。而土壤中重金属的在各个反应过程之后最终只会变成底泥，底泥中重金属的存在形态会随着自然环境的变化发生转化而释放出污染，因此人们一步一步将目光投向底泥中的重金属污染[3]。
1.2.2 有机物污染
何为有机物，即一般含有碳元素的有机物称为有机物。有机物的主要元素是碳元素，其组成除了有碳元素之外，通常还含有H、O、S、N等元素。天然有机物质在反应过程中造成的污染和人工在合成有机物质过程所中造成的污染组成了有机污染物。这些污染主要来源于印染、农药、医药、石油、精细化工等行业。近年来，随着人类对生活质量的要求一步步提高，人工合成的有机物也随着生产的发展而变得越来越多。水体有机物污染物的存在形态可以分为自由溶解态、溶解性有机质结合态和颗粒结合态。而水中大部分的生物仅仅只会利用能自身自由溶解的有机物进行生物作用。目前研究人员经常使用的去除水体有机污染物的方法主要有化学法和生物法。可提取态的污染物和结合态的残留污染物组成了土壤有机污染物。前者可直接采用常规分析方法鉴定并去除，后者则无法直接萃取。这类污染物除了用化学方法去除之外，也可在评价其对土壤的污染后，选择可利用的残留物进行转化后被土壤吸收。
1.3 重金属处理技术
重金属因其污染毒性的强烈，越来越受到大家的重视。近年来，更多的研究人员开始将目光投向于研究废水及污泥中的重金属污染。水中重金属的污染主要来源于农药化肥废水、工业生产废水和金属冶炼产生的废水。而土壤中的污泥重金属污染又分为自然的污染和人为的污染。自然污染主要是因为工业矿床和岩石风化；由于人类生产的活动行为致使重金属发生变异而造成了人为污染。
1.3.1 水中重金属去除技术
稀释法：该处理方法其实就是将未被污染的水和含重金属废水进行混合，使得废水中重金属离子的浓度得以降低，以达到来减轻重金属的污染程度的目的。本方法仅适用于低浓度重金属离子废水的修复，但是由于该方法并不能使得水体中的重金属离子总量减少，目前稀释法已经逐渐被淘汰[4]。
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