纳米铁粉脱氯降解四氯化碳和四氯乙烯的研究
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有机氯化物对环境和人类健康造成严重危害，其污染问题已成为急待解决的问题。本文系统研究了纳米铁粉对四氯化碳和四氯乙烯的脱氯降解行为。将CCl4和C2Cl4的脱氯率作为考察指标；分别采用超声波与纳米铁粉协同作用和超声波、水浴摇床与纳米铁粉共同作用两种实验方案，选用离子选择电极法测定氯离子浓度，考察了降解液的初始pH值，纳米铁粉用量，反应温度，摇床转速，反应时间，反应物的初始浓度等因素对脱氯效果的影响；并确定了纳米铁粉对CCl4和C2Cl4脱氯的最佳工艺。 采用草酸铁连续微波热解法制备了纳米级铁粉，并进行了粒度表征。颗粒粒径小，粒度分布均匀。 超声波与纳米铁粉协同降解四氯化碳的研究结果表明：纳米铁粉和超声波两者产生互相强化作用，大大提高了四氯化碳的脱氯效果；并且随纳米铁粉用量、降解液初始pH值以及CCl4初始浓度的增加，四氯化碳的脱氯率逐渐降低。 选用L25（56）正交试验方案，研究了超声波、纳米铁粉与水浴摇床共同作用降解四氯化碳，得出了四氯化碳脱氯的最佳工艺条件：当四氯化碳初始浓度为20mg／L时，降解液初始pH值2.0，纳米铁粉2.0g／100ml，反应温度50℃，摇床转速200rpm，降解时间18h。在此工艺条件下，获得了99.5％的脱氯率。其中，降解液的初始pH值对四氯化碳的脱氯率有极显著的影响。 此外，分别研究了超声波与纳米铁粉协同和超声波、水浴摇床与纳米铁粉共同降解四氯乙烯。结果表明：随着降解液初始pH值的增加，四氯乙烯的脱氯率呈现先减小后增大的趋势；当降解液的初始pH值为7.0时，脱氯率最低。四氯乙烯的脱氯率随纳米铁粉用量的增加先增大后减小。随反应时间的延长、反
| 摘要 | 第2-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第一章 绪论 | 第9-29页 |
| 1.1 有机氯化物及其对环境和人体的危害 | 第10-12页 |
| 1.2 有机氯化物的治理方法 | 第12-16页 |
| 1.2.1 物理法 | 第12-14页 |
| 1.2.2 生物法 | 第14-15页 |
| 1.2.3 化学氧化法 | 第15页 |
| 1.2.4 化学还原法 | 第15-16页 |
| 1.3 零价铁的性质及去污机理 | 第16-17页 |
| 1.3.1 零价铁的物理化学性质 | 第16页 |
| 1.3.2 零价铁的去污机理 | 第16-17页 |
| 1.4 零价金属铁及其双金属体系脱氯降解有机氯化物的研究 | 第17-22页 |
| 1.4.1 国内外的研究及应用情况 | 第17页 |
| 1.4.2 金属铁体系降解有机氯化物的反应机理及反应动力学 | 第17-20页 |
| 1.4.3 双金属体系降解有机氯化物的反应机理及反应动力学 | 第20-22页 |
| 1.5 纳米铁及其双金属体系脱氯降解有机氯化物的研究 | 第22-26页 |
| 1.5.1 纳米铁及双金属处理有机氯化物的优势 | 第22-23页 |
| 1.5.2 纳米铁及其双金属体系对有机氯化物的脱氯研究 | 第23-25页 |
| 1.5.3 纳米铁及其双金属体系降解有机氯化物的优势与发展方向 | 第25-26页 |
| 1.6 本文研究的主要内容和技术路线 | 第26-29页 |
| 1.6.1 本文研究的背景和意义 | 第26-27页 |
| 1.6.2 主要内容及研究方法 | 第27页 |
| 1.6.3 本文的研究目标及意义 | 第27页 |
| 1.6.4 本文所采用的技术路线 | 第27-29页 |
| 第二章 纳米铁粉的制备与表征 | 第29-33页 |
| 2.1 实验方法与过程 | 第31-32页 |
| 2.1.1 实验仪器与设备 | 第31页 |
| 2.1.2 纳米铁粉的制备 | 第31页 |
| 2.1.3 纳米铁粉的表征 | 第31-32页 |
| 2.2 实验结果与分析 | 第32页 |
| 2.3 本章小结 | 第32-33页 |
| 第三章 超声波协同纳米铁粉降解四氯化碳的研究 | 第33-47页 |
| 3.1 实验原料与设备 | 第34-35页 |
| 3.1.1 实验原料与试剂 | 第34-35页 |
| 3.1.2 实验仪器与设备 | 第35页 |
| 3.2 超声波协同纳米铁粉降解四氯化碳 | 第35页 |
| 3.3 氯离子选择电极标准曲线制定 | 第35-41页 |
| 3.3.1 离子选择电极的原理 | 第36-37页 |
| 3.3.2 氯离子选择电极的使用 | 第37-38页 |
| 3.3.3 分段多项回归法制定氯离子标准曲线 | 第38-41页 |
| 3.4 降解液中氯离子浓度的测量 | 第41页 |
| 3.5 实验结果与分析 | 第41-46页 |
| 3.5.1 超声空化与纳米铁粉脱氯降解四氯化碳的协同效应 | 第41-42页 |
| 3.5.2 纳米铁粉用量对脱氯率的影响 | 第42-43页 |
| 3.5.3 降解液的初始pH值对脱氯率的影响 | 第43-44页 |
| 3.5.4 CCl_4初始浓度对脱氯率的影响 | 第44-46页 |
| 3.6 本章小结 | 第46-47页 |
| 第四章 纳米铁粉降解四氯化碳的正交实验研究 | 第47-61页 |
| 4.1 实验方法与过程 | 第47-49页 |
| 4.1.1 实验原料与试剂 | 第47-48页 |
| 4.1.2 实验仪器与设备 | 第48页 |
| 4.1.3 实验方法与过程 | 第48-49页 |
| 4.2 实验结果与分析 | 第49-60页 |
| 4.2.1 电极电位测量结果与标准曲线的线性拟合 | 第49-57页 |
| 4.2.2 正交试验结果 | 第57-59页 |
| 4.2.3 降解液的初始pH值对脱氯率的影响 | 第59页 |
| 4.2.4 验证试验 | 第59-60页 |
| 4.3 本章小结 | 第60-61页 |
| 第五章 纳米铁粉脱氯降解四氯乙烯的研究 | 第61-74页 |
| 5.1 实验原料及设备 | 第62页 |
| 5.1.1 实验原料与试剂 | 第62页 |
| 5.1.2 实验仪器与设备 | 第62页 |
| 5.2 超声波协同纳米铁粉降解四氯乙烯 | 第62-67页 |
| 5.2.1 实验过程 | 第62-63页 |
| 5.2.2 实验结果与分析 | 第63-67页 |
| 5.3 超声波、水浴摇床、纳米铁粉共同作用降解四氯乙烯 | 第67-73页 |
| 5.3.1 实验过程 | 第67页 |
| 5.3.2 实验结果与分析 | 第67-73页 |
| 5.4 本章小结 | 第73-74页 |
| 第六章 结论 | 第74-76页 |
| 参考文献 | 第76-84页 |
| 硕士期间参与的科研项目及取得的成果 | 第84-87页 |
| 致谢 | 第87页 |
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