納米氧化鐵的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，水源地受到嚴(yán)重污染，消毒副產(chǎn)物已成為制約飲用水安全保障的重要因素。高效去除消毒副產(chǎn)物前驅(qū)體的技術(shù)已經(jīng)成為飲用水安全保障處理技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，強(qiáng)化絮凝是飲用水處理的重要手段。研究表明，納米氧化鐵具有超強(qiáng)的吸附能力、極好的流動(dòng)穩(wěn)定性、較低廉的價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，已成為飲用水強(qiáng)化絮凝去除前驅(qū)體的一個(gè)重要方向之一。但是，制備高效、安全無(wú)毒飲用水納米氧化鐵絮凝劑，目前還存在去除效率低、成本高等問(wèn)題，缺乏去除針對(duì)消毒副產(chǎn)

2、物前驅(qū)體過(guò)程和機(jī)制的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，論文系統(tǒng)的研究了納米氧化鐵絮凝劑的制備；反應(yīng)的控制因素對(duì)絮凝劑粒徑、形貌和表面特性的影響；實(shí)驗(yàn)室去除腐殖酸的實(shí)驗(yàn)探討了絮凝反應(yīng)的過(guò)程與機(jī)制以及冊(cè)田水庫(kù)微污染水作為飲用水源的處理實(shí)驗(yàn)；主要結(jié)果如下：
　　 1)進(jìn)行了Fe304、α-FeOOH、α-Fe203、γ-Fe203的制備，以及四種氧化鐵的形貌和性能表征，并應(yīng)用其進(jìn)行腐殖酸去除的實(shí)驗(yàn)?？芍狥e3O4為球形納米顆

3、粒，粒徑為22nm；α-FeOOH為針形納米顆粒，粒徑為10nm；α-Fe203為球形納米顆粒，粒徑為90nm；γ-Fe203為球形納米顆粒，粒徑為45nm。四種顆粒懸浮液的等電點(diǎn)為6.4，四種納米氧化鐵對(duì)腐殖酸的吸附在2h內(nèi)均能達(dá)到吸附平衡。langmuir模型能很好的描述四種氧化鐵對(duì)腐殖酸的吸附過(guò)程，吸附容量分別為11.35mg/g、50.53mg/g、22.42mg/g和18.78mg/g。納米α-FeOOH對(duì)腐殖酸的吸附和絮凝效

4、果最好，去除率分別為50.41％和50.89％。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，納米α-FeOOH為納米顆粒且對(duì)腐殖酸去除效果最好。
　　 2)進(jìn)行了反應(yīng)溫度、反應(yīng)物初始濃度和加堿速度對(duì)納米α-FeOOH顆粒尺寸，形貌和表面羥基數(shù)量的影響實(shí)驗(yàn)。最終確定了納米α-FeOOH制被反應(yīng)的條件為保持反應(yīng)體系攪拌速度恒定為3600r/min，氧化過(guò)程中通入空氣的速度恒定為2L/mim，反應(yīng)體系溫度為35℃，應(yīng)物初始濃度分別為0.05mol/L，加堿速度為

5、50mL/min。在此條件下得出α-FeOOH的顆粒為針狀納米粒子，粒徑大小為20nm。
　　 3)進(jìn)行了納米α-FeOOH絮凝去除水中腐殖酸和與陽(yáng)離子耦合去除水中腐殖酸的實(shí)驗(yàn)，得出在相同pH條件下，TOC去除率最大值為80％，UV254的去除率最大為90％；濁度達(dá)到最大值為300NTU，最小為20NTU。在加入PDADMAC后，在相同pH條件下，TOC去除率達(dá)到最大值為90％，UV254的去除率達(dá)到最大為95％，濁度達(dá)到最大值

6、為100NU。最小為20NTU。說(shuō)明，納米α-FeOOH絮凝劑的表面羥基數(shù)量是去除腐殖酸的重要因素。加入陽(yáng)離子后，主要是陽(yáng)離子的投加增大了絮凝劑表面羥基的數(shù)量，使得腐殖酸能與足夠的羥基自由基絡(luò)和，提高了腐殖酸的去除率。
　　 4)進(jìn)行了納米α-FeOOH、Fe3O4和PAC絮凝去除水中腐殖酸和與陽(yáng)離子耦合去除水中腐殖酸的實(shí)驗(yàn)，單獨(dú)使用納米α-FeOOH絮凝劑與復(fù)合使用納米α-FeOOH與和PDADMAC絮凝劑時(shí)，體系TOC去除率

7、最高為分別為55％和65％。濁度去除率分別為80％和90％，色度出去率分別為85％和193％。單獨(dú)使用納米Fe304絮凝劑與復(fù)合使用納米Fe3O4與和PDADMAC絮凝劑時(shí)，體系TOC去除率最高為分別為45％和49％。濁度去除率分別為75％和77％，色度出去率分別為80％和88％。單獨(dú)使用PAC絮凝劑與復(fù)合使用PAC與和PDADMAC絮凝劑時(shí)，體系TOC去除率最高為分別為29％和69％。濁度去除率分別為79％和92％，色度出去率分別為7