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Al_2O_3改性PVDF纳米钯/铁双金属体系制备及对氯乙酸脱氯研究

作　者: 张健
导　师: 刘惠玲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 零价铁氯乙酸还原脱氯负载型纳米钯/铁双金属 PVDF载体
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

氯乙酸在氯化消毒水中检出的一类主要的难挥发卤代有机物。自从零价铁在处理水中氯代有机物方面得到认可后,为了提高铁还原脱氯的效率,有人采用含铁双金属颗粒及固定态的含铁双金属体系对氯代有机物进行还原脱氯研究。本课题选用纳米Al2O3、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等作为原料,制作出Al2O3/PVDF载体,并对载体中的纳米Al2O3的含量进行了优化。并通过运用机械性能、接触角、红外光谱、比表面积等分析方法,对载体的性能进行了分析。纳米Al2O3的含量在0%~4%之间,随着纳米Al2O3含量的增加,Al2O3/PVDF载体的机械强度逐渐增强,最大应力由0.5793MPa增加到0.9538MPa;接触角由58.4度,下降到32.1度。纳米三氧化二铝的添加,能够增加PVDF的比面积。通过载铁实验确定出制作纳米钯/铁双金属还原体系的铸膜液中FeSO4·7H2O的最佳比例为2.9%;通过载铁实验和对一氯乙酸的脱氯实验确定出载体中纳米Al2O3的最佳比例为2%。研究钯化率对负载钯/铁双金属体系脱氯效果的影响时发现,当钯化率为0.511%时,一氯乙酸的脱氯率达到94.8%。当钯化率小于0.511%时,一氯乙酸的脱氯率随着钯化率的增高而呈线性增加,钯化率大于0.511%时一氯乙酸脱氯率随着钯化率的增加基本保持不变。利用优化后的Al2O3/PVDF载体制备了负载型纳米钯/铁双金属体系进行了系统研究。通过扫描电镜、能谱分析、透射电镜、原子力等表征手段对纳米钯/铁双金属体系的表面形态及内部结构进行分析。结果表明载体表面的钯/铁双金属颗粒直径在300~500nm之间,内部的钯/铁双金属颗粒的直径在30~50nm之间。研究了负载型纳米钯/铁双金属体系对三种氯乙酸脱氯率的效果,负载型纳米钯/铁双金属体系对一氯乙酸降解在30min内即可接近最大值。二氯乙酸在30min内接近最大值,生成物中检测出一氯乙酸浓度较低。三氯乙酸在30min内反应接近最大值,反应过程中10min时生成的二氯乙酸浓度最大,整个过程可检测到一氯乙酸较少。研究了负载型纳米钯/铁双金属体系对三种氯乙酸还原脱氯的反应动力学,通过对实验数据的线性拟合,发现在反应初始的30min内,负载型纳米钯/铁双金属体系对三种氯乙酸还原脱氯满足准一级反应动力学。三种氯乙酸的表观反应速率常数分别为0.0869min-1, 0.0733 min-1,0.0545 min-1。

Al_2O_3改性PVDF纳米钯/铁双金属体系制备及对氯乙酸脱氯研究

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