典型納米材料存在下水中重金屬離子的去除機制及腐殖酸的影響中期報告

典型納米材料存在下水中重金屬離子的去除機制及腐殖酸的影響中期報告摘要：本文介紹了典型納米材料-磁性氧化鐵納米顆粒(MNP)在下水處理過程中的重金屬離子去除機制和腐殖酸的影響。實驗結(jié)果表明，MNP可以通過吸附和還原作用去除下水中的重金屬離子。在不同pH值下的實驗結(jié)果表明，MNP對鎘(Cd2+)、銅(Cu2+)和鉛(Pb2+)的最大去除率分別為78.6%、80.7%和89.2%。此外，實驗結(jié)果還表明，腐殖酸會影響MNP的去除效率，MNP對重金屬離子的去除能力隨腐殖酸濃度的增加而減弱。關(guān)鍵詞：磁性氧化鐵納米顆粒，重金屬離子，去除機制，腐殖酸Abstract：Thispaperintroducesthemechanismofheavymetalionremovalandtheeffectofhumicacidontypicalnano-materials-magneticironoxidenanoparticles(MNP)insewagetreatment.TheexperimentalresultsshowthatMNPcanremoveheavymetalionsinsewagethroughadsorptionandreduction.TheexperimentalresultsatdifferentpHvaluesshowedthatthemaximumremovalratesofCd2+,Cu2+andPb2+byMNPwere78.6%,80.7%and89.2%,respectively.Inaddition,theexperimentalresultsalsoshowedthathumicacidwouldaffecttheremovalefficiencyofMNP,andtheremovalcapacityofMNPforheavymetalionsdecreasedwiththeincreaseofhumicacidconcentration.Keywords:magneticironoxidenanoparticles,heavymetalions,removalmechanism,humicacid1.引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加，城市化進程不斷加快，廢水排放量大幅增加，這給水環(huán)境帶來了極大的負擔和挑戰(zhàn)。廢水中的重金屬離子，如鉛、銅、鎘等對人體健康和環(huán)境具有嚴重的危害性，因此去除廢水中的重金屬離子成為了迫切需要解決的問題。納米材料作為一種新型的環(huán)境治理材料，由于其比表面積大、活性高及吸附能力強等特點，已經(jīng)被廣泛應用于廢水處理領域。磁性氧化鐵納米顆粒(MNP)是一種具有良好磁性和生物相容性的納米材料，其表面具有羥基和氧化鐵等官能團，可以通過吸附、還原等多種作用機制去除重金屬離子。在廢水處理中，MNP具有低成本、高效率以及易回收等優(yōu)點，因此被廣泛應用于廢水處理中。然而，在實際應用中，MNP還存在一些問題，腐殖酸等有機物對MNP的去除效率會造成很大的影響。因此，研究MNP在廢水處理過程中的去除機制和有機物的影響對于提高MNP的去除效率具有重要的意義。2.實驗方法2.1MNP的制備本實驗采用化學共沉淀法制備MNP。具體步驟如下：將FeCl2和FeCl3按1:2的比例加入去離子水中，攪拌均勻后加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至10，并加入氨水催化反應，沉淀后經(jīng)過多次洗滌和離心，將樣品干燥得到MNP。2.2實驗設計本實驗采用靜態(tài)批處理實驗進行，通過調(diào)節(jié)廢水初始pH，探究不同pH值下MNP對重金屬離子的去除效果；通過添加不同濃度的腐殖酸，探究MNP對重金屬離子的去除效率受腐殖酸濃度的影響。2.3實驗方法首先取一定量的廢水和一定量的MNP，將其混合后在室溫下振蕩反應一定時間，之后通過離心分離固、液兩相，用ICP-MS分析沉淀中的重金屬離子濃度。3.實驗結(jié)果與分析3.1不同pH值下MNP對重金屬離子的去除效果實驗結(jié)果如圖1所示。實驗結(jié)果表明，隨著廢水pH值的升高，MNP對重金屬離子的去除效果明顯增強。當廢水pH為6時，MNP對Cd2+、Cu2+和Pb2+的最大去除率分別為78.6%、80.7%和89.2%。當廢水pH為8時，MNP對Cd2+、Cu2+和Pb2+的最大去除率分別增加到90.3%、91.5%和94.7%。當廢水pH為10時，MNP對Cd2+、Cu2+和Pb2+的最大去除率分別為95.6%、97.2%和98.5%。圖1不同pH值下MNP對重金屬離子的去除效果3.2腐殖酸的影響實驗結(jié)果如圖2所示。實驗結(jié)果表明，隨著腐殖酸濃度的增加，MNP對重金屬離子的去除效率逐漸降低。當腐殖酸濃度為0時，MNP對Cd2+、Cu2+和Pb2+的去除率分別為78.6%、80.7%和89.2%。當腐殖酸濃度分別為10mg/L、20mg/L和30mg/L時，MNP對Cd2+、Cu2+和Pb2+的去除率分別降低到了69.2%、74.8%和83.5%、61.5%、67.6%和73.4%以及54.2%、59.3%和66.1%。圖2腐殖酸濃度對MNP對重金屬離子的去除效率的影響4.結(jié)論MNP可以通過吸附和還原作用去除