论文部分内容阅读
近年来,随着含铬工业的快速发展,含铬废水对环境的污染也日益严重,纳米零价铁(Fe0)还原去除水体中六价铬(Cr(Ⅵ))的技术受到越来越广泛的关注和研究。纳米零价铁具有比表面积大、还原性强的优点,由此却又导致其易氧化、易团聚而使得反应活性降低。而将纳米零价铁固定在载体上从而提高其分散度和反应性是解决这一问题的有效方法。PVDF膜作为一种良好的载体,性质稳定,且具有发达的孔道结构,有利于纳米零价铁粒子的固定。不幸的是,PVDF膜的疏水性导致其只能负载少量的纳米零价铁颗粒。因此,有必要寻求一种新的改性方法提高PVDF膜的亲水性能。本论文通过相转化的方法成功合成了 PVDF多孔膜,并用聚丙烯酸(PAA)对其改性后成功负载了纳米零价铁颗粒得到PAA/PVDF-Fe0杂化膜。聚丙烯酸在PVDF膜上的成功涂覆主要是通过丙烯酸(AA)单体的原位聚合以及接下来一系列的离子交换过程。接下来对PAA/PVDF-Fe0杂化膜的性质进行了一系列检测与表征,分析了 PAA/PVDF-Fe0杂化膜去除Cr(Ⅵ)的反应动力学、活化能与去除机理,具体内容如下:(1)利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和能谱分析(EDS)对PAA/PVDF-Fe0杂化膜的表面形态、表面官能团和表面元素进行了分析,结果表明PAA已经成功涂覆在膜表面以及膜孔内部,并且纳米零价铁很好的分散负载在PAA/PVDF改性膜上。另外,通过亲水角的测量结果表明改性后的PAA/PVDF膜的亲水性能比PVDF膜有了大幅度的提高。(2)在去除Cr(Ⅵ)的过程中,PAA/PVDF-Fe0杂化膜表现出高反应性、强稳定性和重用性。与未负载的纳米零价铁颗粒相比,PAA/PVDF-Fe0杂化膜对Cr(Ⅵ)的去除效率提高了 52%。同时,还研究了许多影响因素(溶液初始pH值、温度和Cr(Ⅵ)浓度)对去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,较低的溶液pH值、较低的Cr(Ⅵ)浓度以及较高的反应温度对Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用。(3)PAA/PVDF-Fe0杂化膜对于去除Cr(Ⅵ),经过6次再生后的纳米零价铁的活性几乎没有变质,表明PAA/PVDF-Fe0杂化膜经过再生后仍然具备负载纳米零价铁颗粒的能力。(4)PAA/PVDF-Fe0杂化膜在去除Cr(Ⅵ)时比未负载的纳米零价铁颗粒具有更低的活化能,由此通过进一步的机理分析表明,PAA/PVDF-Fe0杂化膜在去除Cr(Ⅵ)的过程是一种表面控制反应。此外,提出一种双因素的拟一级动力学模型,并且能够很好的描述PAA/PVDF-Fe0杂化膜去除Cr(Ⅵ)的反应过程。