| 题名 | Fe3O4及其复合纳米材料控磷效能的研究 |
| 作者 | 李垒 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘纲 |
| 关键词 | 复合纳米Fe3O4 磷 土壤掺混 纤维素酶 穿透性能 compound Fe3O4 nano-particle phosphate soil mixing cellulase penetrativity |
| 其他题名 | Preparation and Application of Fe3O4 and Stabilized nano-Fe3O4 material for Phosphate Removal and Immobilization |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 富营养化已成为湖泊水库等水体最严重的污染问题之一。防治富营养化的主要途径之一是阻止非点源污染中的磷向地表水体中流失，控制外源磷进入水体。针对非点源磷污染特殊的时空性和地域性，根据土壤的不同情况，本文提出在水体的岸边周围添加和注入氧化铁及其复合纳米材料，在岸边一定深度的土壤中形成一种地下墙，当含磷水体经过这部分处理过的土壤时，就会被吸附截留其中，而不会向水体中流失。基于上述研究思路，本文以廉价的铁盐和羧甲基纤维素为主要原料，采用改进的氧化沉淀法制备了Fe3O4及其复合纳米材料。开展了Fe3O4及其复合纳米材料对地表含磷污水、以及其掺混土壤的静、动态吸附除磷控磷试验研究，详细考察了影响除磷反应的因素，探讨了吸附除磷的机制，研究成果具有重要科学意义和实际应用价值，取得如下创新研究成果： 1. 以铁盐和碱液为主要原料，采用改进的氧化沉淀法制备了微米Fe3O4；进一步在羧甲基纤维素钠的分散体系中，合成了粒径在30nm左右的复合纳米Fe3O4，这种复合纳米Fe3O4在水中可以保持很好的稳定性。 2. 微米Fe3O4和复合纳米Fe3O4都具有良好的除磷效果，在pH 为7时，初始磷浓度为0.5mg/L时，微米Fe3O4和复合纳米Fe3O4的除磷率分别是90%和58%，对磷的平衡吸附量分别达到3.2mg/g和2.1mg/g。两种氧化铁除磷效率随着pH和温度的升高而降低，水中的钙离子可以增加除磷能力且除磷后氧化铁的添加使磷不易解吸。 3. 向复合纳米Fe3O4吸附磷的溶液中投加纤维素酶的实验结果表明，包覆在纳米Fe3O4表面的羧甲基纤维素是降低复合纳米Fe3O4吸附能力的主要原因。羧甲基纤维素占据了纳米Fe3O4表面吸附位，同时在水中产生的负电荷排斥同样带负电的磷酸盐，减弱了磷酸盐在纳米Fe3O4上的吸附。 4. 土壤掺混Fe3O4能显著提高土壤除磷能力。土壤中微米Fe3O4和复合纳米Fe3O4掺混量为2.5%时，除磷效率分别达到92%和83%。在中性pH 条件下，以表面化学吸附为主，在碱性条件下以吸附沉淀为主。干扰离子Ca2+通过与水中磷生成磷酸钙沉淀而提高土壤掺混Fe3O4除磷能力，而HCO3-和SO42－阴离子存在不利于控磷。 5. 复合纳米Fe3O4在土壤中具有良好的穿透性能。受复合纳米Fe3O4处理过的土壤固磷率为45%；将纤维素酶和复合纳米Fe3O4添加到土壤中，固磷率达到74%，是原始土壤固磷率的2.5倍。固定在土壤中的磷与土壤中的化合物结合，铁铝结合态磷、惰性磷和钙结合态磷含量较高，活性有机磷和钾结合态磷的含量较少。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2010-06-29 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/520]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李垒. Fe3O4及其复合纳米材料控磷效能的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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