納米鈀-鐵雙金屬體系對氯代有機物催化還原脫氯研究.pdf

1、氯代有機物作為重要的化工原料、中間體和有機溶劑，被廣泛應用于諸多工業(yè)，如化工、醫(yī)藥、制革、電子、農(nóng)藥等行業(yè)，它們通過多種途徑進入環(huán)境，嚴重污染了大氣、土壤、特別是地下水和地表水，以直接或間接的方式對人類的健康造成危害。以零價鐵促進氯代有機物還原脫氯成為一個非常活躍的研究領域。相比其它的脫氯方法，零價鐵脫氯材料廉價易得，無毒無害，對氯代有機物的脫氯反應在常溫常壓下即可進行，反應所需工藝設備簡單，因而具有更多的優(yōu)勢。在零價鐵表面加入催化劑鈀

2、可以極大地促進還原脫氯的速率。納米級零價鐵或鈀/鐵雙金屬顆粒具有高比表面積和表面反應活性，比普通金屬鐵脫氯速率快。
　　本文采用液相還原法制備納米鐵顆粒，分別使用氯鈀酸鉀的水溶液和醋酸鈀的乙醇溶液為鈀化液對納米鐵顆粒進行鈀化，經(jīng)抽真空加熱干燥處理制備出干燥狀態(tài)下的納米鈀/鐵雙金屬顆粒，并通過比表面積測定(BET–N2)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射光譜(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)和能譜分析(EDS)等

3、分析檢測手段，表征了納米鈀/鐵雙金屬顆粒的比表面積、表面形貌、顆粒形狀和粒徑、晶體結(jié)構(gòu)、鈀化率和鈀負載均勻度。結(jié)果表明采用醋酸鈀的乙醇溶液為鈀化液制備的納米鈀/鐵雙金屬顆粒不易團聚，粒徑較均勻，顆粒純度高，比表面積約為51.4m2/g，顆粒直徑為20-50nm，納米鐵主要以體心立方的α-Fe0形式存在。
　　采用納米鈀/鐵雙金屬顆粒對氯代甲烷(包括四氯化碳、氯仿和二氯甲烷)進行催化還原脫氯，比較不同單質(zhì)鐵還原體系(包括納米鈀/鐵雙

4、金屬顆粒、納米鐵顆粒和普通微米級還原鐵粉)對氯代甲烷的脫氯效果?？疾炝思{米鈀/鐵雙金屬顆粒鈀化率、顆粒投加量、反應體系初始 pH值和目標污染物初始濃度對氯代甲烷脫氯率的影響。結(jié)果表明納米鈀/鐵雙金屬顆粒對氯代甲烷的脫氯率高于納米鐵顆粒和普通鐵粉。氯代甲烷的脫氯率隨顆粒投加量的增加而提高，納米鈀/鐵雙金屬顆粒鈀化率為0.20wt％、溶液初始pH值為7的反應條件下，氯代甲烷的脫氯效果最佳。
　　考察了納米鈀/鐵雙金屬顆粒鈀化率、顆粒投

5、加量、反應體系初始pH值等因素對氯乙酸(包括三氯乙酸、二氯乙酸和一氯乙酸)脫氯率的影響。當納米鈀/鐵雙金屬顆粒鈀化率小于0.10wt%時，氯乙酸的脫氯率隨著鈀化率的增高而增加，鈀化率大于0.10wt%時氯乙酸脫氯率隨著鈀化率的增高而減小。增加投加量可以促進脫氯反應的進行，納米鈀/鐵雙金屬顆粒對氯乙酸的催化還原脫氯有較大的pH適用范圍。納米鈀/鐵雙金屬顆粒對氯乙酸的脫氯率隨著氯乙酸分子中氯取代數(shù)的減少而降低。
　　采用聚乙烯醇、戊二

6、醛和聚乙二醇等為主要親水化試劑，對聚偏氟乙烯(PVDF)微孔濾膜進行親水化改性，以聚丙烯酸(PAA)為螯合劑，以親水化改性PVDF膜為載體對納米鈀/鐵雙金屬顆粒進行固定化，制備出負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒PAA/PVDF復合膜，采用等離子發(fā)射光譜、SEM和傅立葉紅外光譜(FT-IR)對負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒PAA/PVDF復合膜的顆粒負載量、膜表面和截斷面形貌及表面基團組成進行了分析，以三氯乙酸(TCAA)為目標污染物考察復合膜的催化還

7、原脫氯效果。結(jié)果表明，經(jīng)親水化和PAA交聯(lián)處理的負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒的復合膜上顆粒分散效果最好，載入的顆粒量最大，對三氯乙酸的催化還原脫氯效果優(yōu)于未親水化及未PAA交聯(lián)的復合膜。
　　負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒的復合膜對三氯乙酸的脫氯反應速率高于非固定化的納米鈀/鐵雙金屬顆粒和負載納米鐵顆粒的復合膜。負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒的復合膜對三氯乙酸的催化還原脫氯效果受鈀化率、負載顆粒投加量和目標污染物初始濃度等因素的影響。鈀化率為0.

8、534wt%、顆粒投加量為0.391g/L時復合膜對三氯乙酸的去除率最高。三氯乙酸初始濃度亦影響其去除率，隨著初始濃度的升高，三氯乙酸的去除率降低。負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒的PVDF復合膜重復使用4次對三氯乙酸去除率基本不變，復合膜具有一定的穩(wěn)定性。復合膜上PAA對Fe2+的螯合作用可避免Fe2+對水體的污染，也可防止鐵顆粒表面氫氧化物鈍化層的形成，即有利于避免負載納米鈀/鐵雙金屬顆粒的失活。水的存在對脫氯反應起到重要作用，它促使零價鐵