化学法化学还原法本论文的主要研究内容第二章实验材料与方法引言实验仪器与试剂实验仪器实验试剂实验方法纳米零价铁和铁镍复合材料的制备复合材料中金属负载量的测定复合材料表征分析方法硝酸盐降解动力学实验水体共存阴离子的影响实验分析方法第三章实验结果与讨论复合材料及负载量的测定复合材料及表征南京大学本科毕业论文目录比表面积和孔径分布和去除硝酸盐动力学水体中共存阴离子对硝酸盐还原动力学的影响氯离子的影响硫酸根影响磷酸根影响碳酸氢根的影响第四章结论与展望主要结论存在问题及研究展望参考文献致谢南京大学本科毕业论文第章研究背景第章研究背景研究背景及意义我国水资源及其污染现状水是生命赖以生存的宝贵资源。地球上水资源总储量为，但其中大部分都是海洋水，约占总水量的，淡水资源仅有。其中大部分淡水主要分布在极地冰雪冰川中，人类可以直接利用到生产生活中的仅仅是河流湖泊以及地下水，这部分淡水只占总水量的。我国淡水资源总量较大，占全球水资源的，多年平均淡水资源总量为亿立方米，位于巴西俄罗斯加拿大之后排世界第位。但我国人口基数大，人均淡水资源只有立方米，排名世界的位，这表示我国人均淡水资源极其缺乏，我国是个贫水国家。我国水资源空间分布很不均匀，目前我国的多座城市中已有多达多个城市存在供水不足的问题。水资源的短缺严重影响着社会经济生活，也影响人们的生活质量。工业和农业污水的排放时导致我国水资源污染日益严重的主要因素，我国各大江河湖泊都受到了不同程度的污染。根据年中国环境公报显示，年，全国地表水总体为轻度污染，湖泊水库富营养化问题仍然突出。长江黄河珠江松花江淮河海河辽河浙闽片河流西南诸河和内陆诸河十大水系监测的个国控断面中，ⅠⅢ类ⅣⅤ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为和。主要污染指标为化学需氧量五日生化需氧量和总磷。监测的个国控重点湖泊水库中，ⅠⅢ类ⅣⅤ类和劣Ⅴ类水质的湖泊水库比例分别为和。主要污染指标为总磷和化学需氧量总氮不参与水质评价。中营养状态轻度富营养状态和中度富营养状态的湖泊水库比例分别为和。水体的富营养化问题仍然是最主要的水污染问题之。南京大学本科毕业论文第章研究背景饮用水水源水硝酸盐污染随着工农业的发展，目前许多国家的饮用水已受到硝酸盐的污染。地表水由于径流作用，其自身的稀释作用可以有效稀释硝酸盐的浓度，另外加上作物的吸收力，硝酸盐氮含量般较低，不超过。地下水的硝酸盐氮含量偏高，主要来源于禽畜粪肥和化学氮肥的过量使用。据相关研究表明，全世界施用于土壤的肥料实际吸收作用有限，经土壤淋溶作用有的肥料进入地下水，其含量与氮肥的施用量成线性相关。其他主要来源有工业生产废水生活污水及堆放城市垃圾。许多国家的地下水在工业化城镇化中都已不同程度受到硝酸盐污染，并且还在日益恶化，地下水中硝酸盐的污染已成为当下个急需解决的环境问题。在上个世纪年代，美国与欧洲就已有报告提出因化学氮肥施用而导致地下水硝酸盐污染的问题，而根据调查，美国发生的饮用水水质污染物超标事例中，接近是由于硝酸盐的浓度超标引起而在年美国环保局发布的研究表明，有接近万人口，包括万婴儿，日常饮用水中的硝酸盐浓度超过了饮用水水质标准,。许多地区的地下水中硝酸盐浓度平均每年增长，硝酸盐污染已成为美国地下水严重污染物之。在荷兰法国俄罗斯等欧洲国家，地下水价铁的还原效率，研究表明超声时间越长，亚硝酸盐的去除率越高。纳米零价铁双金属材料可以提高还原效率，制备了纳米颗粒，硝酸盐的还原速率得到了提高，当负载量为时，反应活性是纳米零价铁的倍。纳米零价铁在空气中很容易被氧化，将新合成的纳米零价铁暴露于空气中，在零价铁表面会形成层氧化膜，这层氧化膜比较稳定，可以使纳米零价铁在空气中稳定存在，但其反应活性下降。由于纳米零价铁颗粒自身的磁性引力，容易引起团聚，减少了纳米零价铁颗粒的吸附位点，与污染物的的有效接触面积减少，降解效率下降。另外，在反应过程中，纳米零价铁会泄露在环境中，具有定的纳米毒性。针对这问题，目前比较有效的方法就是将纳米零价铁负载到载体上，常用的载体有活性炭沸南京大学本科毕业论文第章研究背景石多孔二氧化硅树脂等。通过在氯甲基树脂和三甲胺树脂上负载纳米零价铁，可将硝酸盐转化为氨氮和亚硝酸盐，主要是氨氮，在酸性条件下反应较快，在中性及碱性条件下反应较慢，但转化率很低，约为。等用粘土做载体负载，在内对硝酸根的去除率可达。等在等将纳米零价铁负载到离子交换树脂上，并在乙醇水溶液体系中用还原，其还原效率比纯水溶液体系中更好。腐植酸会影响纳米零价铁的还原性能，这是由于腐植酸堵塞了纳米零价铁的活性位点所致。等用丙醇来作为有机物的代表物，研究表明当有丙醇存在时，硝酸盐的还原受到了严重的影响。本论文的主要研究内容本论文将双金属纳米铁镍负载到含氮的聚乙烯吡啶螯合树脂上合成种复合材料，以硝酸盐为研究对象，并与单金属纳米铁复合材料与双金属纳米铁镍中铁的负载量相同进行比较研究，主要研究内容如下复合材料的合成与表征。将通过螯合作用和吸附作用负载到树脂内外表面，然后将负载上去，再用还原。同时通过调整离子溶液的浓度，合成与铁镍树脂载铁量相同的树脂。采用透射电镜比表面积分析仪及射线衍射对复合材料进行表征，观察纳米铁镍及纳米铁的形貌颗粒大小晶体形态比表面积及孔道结构的变化。复合材料去除硝酸盐的动力学研究。研究共存竞争离子硫酸根氯离子磷酸根碳酸氢根对硝酸盐还原动力学的影响，比较研究第二金属镍的引入对硝酸根还原动力学的影响。南京大学本科毕业论文第二章实验材料与实验方法第二章实验材料与方法引言含氮螯合树脂含有具有孤对电子的氮原子，具有很强的供电子能力，能够通过螯合吸附作用吸附铁离子，同时又具有机械性能强，多孔结构的特点。因此，本文以，吡啶甲基铵螯合树脂作为载体，在树脂上负载纳米零价铁及铁镍双金属，制备了两种复合材料，对这两种复合材料进行表征并研究其对硝酸盐的去除效果探讨水体中共存阴离子对硝酸盐去除的影响。实验仪器与试剂实验仪器表实验仪器仪器名称型号及厂家三口圆底烧瓶索氏提取器南京聚康医药化工有限公司南京聚康医药化工有限公司精密电动搅拌机，上海江星起有限公司数显恒温水浴槽，上海森林实验设备有限公司精密电子分析天平，梅特勒托利多仪器有限公司离子色谱仪美国原子吸收分光光度计计溶解氧测定仪恒温振荡培养箱紫外分光光度计梅特勒托利多仪器有限公司哈希太仓市实验设备厂南京大学本科毕业论文第二章实验材料与实验方法真空干燥箱上海精宏实验设备有限公司其他实验器材有三口烧瓶烧杯锥形瓶玻璃棒滴管容量瓶比色管样品瓶等均为实验室常用仪器。实验试剂表实验试剂名称厂家树脂硫酸铁汕头西陇化工厂有限公司盐酸无水乙醇南京化学试剂有限公司南京化学试剂有限公司硼氢化钠天津市化学试剂研究所氯化钠南京化学试剂有限公司硝酸钠硫酸钠磷酸钠碳酸氢钠南京化学试剂有限公司南京宁试化学试剂有限公司南京宁试化学试剂有限公司国药集团化学试剂有限公司六水合氯化镍南京化学试剂有限公司所用试剂均为分析纯。硝酸钠溶液配制时采用超纯水，其他溶液用去离子水配制。树脂的物理化学性质如下表表树脂物理化学性质骨架官能团平均孔径南京大学本科毕业论文第二章实验材料与实验方法实验方法纳米零价铁和铁镍复合材料的制备纳米零价铁复合材料的制备将试剂溶于乙醇水混合溶剂中配制出硫酸铁溶液，混合溶剂中乙醇的比例为。称取的树脂放入到含上述溶液的大锥形瓶中，下在恒温振荡培养箱中振荡后，将锥形瓶上层清液倒出，用蒸馏水将树脂清洗几遍至上清液无颜色，然后将树脂转移到三口烧瓶中。配制的溶液并逐滴滴加到三口烧瓶中，开始与铁离子进行反应，反应过程在下用电动搅拌机搅拌且通氮气保护下进行。反应后，将树脂用除氧无水乙醇清洗至无气泡产生，再把树脂放入真空干燥箱，在下真空干燥。将这种复合材料命名为。纳米零价铁镍复合材料制备步骤大体与零价铁的相似，但是配制的浓度改为，在负载后，洗净树脂。配制镍溶液，称取溶于水中，镍离子浓度为，振荡反应后，将锥形瓶上层清液倒出，用蒸馏水清洗树脂，再用的还原，然后用除氧无水乙醇清洗，再把树脂放入真空干燥箱，在下真空干燥。将这种复合材料命名为。复合材料中金属负载量的测定复合材料中铁和镍元素负载量的测定采用的浸洗复合材料，溶出的铁离子和镍离子用火焰原子吸收测定其含量。复合材料表征分析方法透射电镜测试表征首先将两种复合材料分别用研钵研碎，然后浸没于无水乙醇中并用超声波清南京大学本科毕业论文第二章实验材料与实验方法洗器分散。充分分散后取几滴纳米铁分散溶液于铜网上，制成电镜试样。纳米铁颗粒的表面微观形态采用高分辨率透射电子显微镜观察，使用电压为，分辨率为。孔结构及比表面积测定树脂的孔结构分布及比表面积采用美国麦克仪器公司的比表面积及孔隙度分析仪测定，根据低温吸附等温线使用和模型方程计算比表面积和孔径分布。射线衍射将两种复合材料分别用研钵研碎后测样。使用辐射源的日本理学型阳极转靶射线衍射仪。测定条件为靶的工作管电压为，管电流为，扫描速度，扫描角度范围为度。硝酸盐降解动力学实验动力学实验均是在三口圆底烧瓶中进行。三口圆底烧瓶中加入硝酸盐溶液，载体的投加量为铁的投加量为，溶液的初始值调节至左右，而且实验过程中不添加任何缓冲溶液，搅拌速率为，反应温度均保持室温，溶液用氮气除去溶解氧至溶解氧值低于为止。水体共存阴离子的影响本文四种阴离子的浓度分别为，。其他反应条件与以上动力学条件相同，初始，初始，搅拌速率，反应温度。动力学实验中，在不同的时间间隔用移液枪取溶液上层清液待测定。实验分析方法实验中所有阴离子的测定均采用国离子色谱仪测定。样品经的滤膜和氢柱去除金属离子处理后进行测定。仪器的阴离子分析南京大学本科毕业论文第二章实验材料与实验方法柱为，阴离子保护柱为，淋洗液为流速的的溶液，载气为