磁性載鈀氮雜化介孔碳催化還原處理Cr(Ⅵ)及其機(jī)理研究.pdf

1、六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))是一種嚴(yán)重的水體污染物，它廣泛應(yīng)用的工業(yè)制造中，范圍涵蓋皮革生產(chǎn)，服裝制造，汽車制造業(yè)等。現(xiàn)實(shí)生活中，六價(jià)鉻的不正當(dāng)使用以及泄露會(huì)嚴(yán)重影響人類和動(dòng)物的健康，同時(shí)高毒性污染物對(duì)也會(huì)導(dǎo)致基因變異引發(fā)癌變，六價(jià)鉻的過(guò)度使用也是造成污染的重要原因之一。
　　近年來(lái)，針對(duì)目前日益嚴(yán)重的水體重金屬污染，開(kāi)發(fā)與研究新的方法用以去除水中六價(jià)鉻成為各界討論的重點(diǎn)，也引發(fā)學(xué)者的高度重視。結(jié)合介孔材料在吸附方面的優(yōu)勢(shì)，制備出改性的磁

2、性介孔吸附材料，用于高效處理水體重金屬污染問(wèn)題，改善水體環(huán)境。
　　在筆者的研究中，成功地合成了一種新型的磁性裝鈀氮雜化介孔碳催化劑(Pd/Fe-NMC)，由于介孔碳的高比表面積以及良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，成為金屬鈀納米顆粒的重要載體，介孔碳材料的合成以SBA15為硬木板，以槺胺為碳源，以九水合硝酸鐵為鐵源，采用納米共澆鑄法，經(jīng)過(guò)一系列高溫碳化、脫硅等方法合成制得，其與鈀的結(jié)合使鉻催化還原效率最優(yōu)化。同時(shí)在原位還原處理水體的(Cr(

3、Ⅵ))也表現(xiàn)極高的效率。圍繞裝鈀氮雜化介孔碳催化劑(Fe-NMC)吸附還原協(xié)同去除水體中重金屬六價(jià)鉻離子Cr(Ⅵ)。Pd/Fe-NMC復(fù)合材料的性質(zhì)是通過(guò)詳細(xì)研究基本表征手段得出，具有相當(dāng)?shù)目尚哦?，也與實(shí)際催化效果很好吻合。具體使用手段包SEM、HRTEM、FTIR，和氮?dú)馕摳降纫幌盗邢冗M(jìn)表征手段。
　　本實(shí)驗(yàn)以Pd/Fe-NMC為催化劑，以甲酸鈉為還原劑，通過(guò)溫度，pH，濃度，催化劑量的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究分析，尋求最佳反應(yīng)條

4、件。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們深入討論六價(jià)鉻被Pd/Fe-NMC復(fù)合材料還原處理的機(jī)理機(jī)制，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及所能挖掘的新信息用以解決實(shí)際水體鉻污染的各種問(wèn)題。批次實(shí)驗(yàn)的目的是探討復(fù)合材料的處理效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組，每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果是處理采用雙份研究以保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，同時(shí)也為了消除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的誤差。此外，研究還發(fā)現(xiàn)六價(jià)鉻還原過(guò)程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，但是只有在鉻和甲酸鈉的濃度很低的情況才滿足條件，可能的原因在于隨著反

5、應(yīng)的濃度增大，介孔碳的依附性降低影響了這個(gè)離子交換過(guò)程。反應(yīng)結(jié)果顯示，六價(jià)鉻的催化還原速度快效率高，具有極強(qiáng)的催化還原性，在實(shí)驗(yàn)條件下僅用20min， Pd/Fe-NMC復(fù)合材料對(duì)鉻的去除效率達(dá)到99.8％(Cr(Ⅵ))(50mg/L)，并通過(guò)多種催化劑對(duì)Cr(Ⅵ)的處理效果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，磁性裝鈀氮雜化介孔碳催化劑(Fe-NMC)在處理水體六價(jià)鉻較普通介孔碳和催化劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，我們得出結(jié)論P(yáng)d/Fe-NMC復(fù)合材料顯著提高六價(jià)鉻