磷酸盐和腐植酸对CMC负载纳米零价铁去除重金属的影响开题报告

1. 研究目的与意义

水是生命之源，是万物生存的基本要素之一。

然而，在短短几十年里，随着我国国民经济的迅猛发展，国内的重工业作为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料也得以迅速增长。

与此同时，这也带来了一系列环境问题，尤其是水污染方面。

2. 研究内容和预期目标

纳米零价铁因具有卓越的还原性，它是一种新兴高效的环境修复技术，已被广泛应用于重金属、卤代化合物、硝酸盐等污染物的治理中。作为一个新的研究领域，近年来纳米零价铁的制备方法不断创新，应用范围越来越广，但其易于团聚和氧化的问题并未得到根本解决。其中利用CMC负载纳米零价铁，从而制备出一种高效的复合材料，这种材料被越来越多的人进行研究。关于磷酸盐和腐殖酸对CMC-nZVI去除六价铬性能的影响这一部分，现阶段只有少量的文献探究了腐殖酸这一种影响因子，探究结果发现，地下水中存在的腐殖酸（HA）会与六价铬竞争零价铁的表面活性位，并且抑制作用随HA浓度增加而显著增大。然而，没有研究记录了磷酸盐对于CMC-nZVI去除六价铬的影响。根据课题组先前实验发现，磷酸盐对CMC-nZVI复合材料的影响与腐殖酸类似。磷酸盐和腐殖酸在地下水中普遍存在，会显著影响CMC-nZVI材料对重金属的去除效率，所以很有必要阐明它们之前的影响机制。从而，可以开发制备出更高效的CMC-nZVI材料实现在土壤和地下水重金属污染修复中的广泛应用。

在本研究中，分别控制不同的影响因子（磷酸盐、腐殖酸），在其存在的情况下，使用CMC-nZVI对六价铬进行吸附及还原试验，以探讨磷酸盐和腐殖酸单独体系以及混合体系中对CMC-nZVI去除六价铬性能的影响，阐明其影响机制。 合成的CMC-nZVI以及材料表征包括：扫描电子显微镜（SEM），能量色散光谱仪（EDS），X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外（FTIR）等多种方法。同时，对不同影响因子存在时的CMC-nZVI进行zeta（ζ）电位和水力学半径的测定。

3. 研究的方法与步骤

本课题主要采用实验研究法进行研究，主要分为以下三个步骤：

1. 制备CMC-nZVI：用电子天平分别称取4g硫酸铁粉末加入100毫升去氧离子水恒温60℃至溶解、1.117gCMC加入150毫升去氧离子水溶解、3.75g茶多酚加入250毫升去氧离子水溶解，并将所得的硫酸铁溶液倒入CMC溶液中，并加入搅拌子搅拌十分钟，然后搭建装置将所得的溶液加入茶多酚溶液中（控制流速），同时搅拌并恒温30℃水浴30min，将所得的混合液进行离心3~4次，用无水乙醇洗涤，每次离心7min，将最后得到的CMC-nZVI放入真空干燥机中干燥待用。
2. 吸附：将干燥的CMC-nZVI用研钵研磨并过200目筛，称取0.5g并待用；配置铬标液待用，用大烧杯法进行实验，一组为C₀，一组为实验组，搭建装置，加入CMC-nZVI、影响因子，依次加入对应的铬标液，过程中实验组保持通氮气，每次加入铬标液后调节PH为6后用移液管取出100毫升的混合液于两只离心管中（一支各50毫升），并标号，C₀组同样取出100毫升，其中50毫升移入离心管保存并标号，另50毫升倒入废液桶。将装有混合液的离心管旋转三小时后用注射器吸取15毫升实验组的混合液通过滤膜打入标有对应编号的小离心管中放入冰箱保存待用。
3. 数据处理:测紫外：取适量实验组所得的溶液于容量瓶中进行稀释，并做一组空白对照，加入适当浓度的磷酸和丙酮后用去离子水定容，然后操作机器测量的数据；测AA：用移液枪取对应的C₀组和实验组适量与10毫升容量瓶中，用去氧离子水定容，配制适量5%的硝酸溶液和铬标液，然后操作机器测量的数据；处理所得数据。对合成的CMC-nZVI以及材料表征包括：扫描电子显微镜（SEM），能量色散光谱仪（EDS），X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外（FTIR）等多种方法。

4. 参考文献

1. 钱慧静. cmc 对纳米零价铁去除污染水体中六价铬的影响[j]. 杭州: 浙江大学硕士学位论文,2008.

2. 苏凤朝. 负载纳米零价铁复合材料的制备及去除砷的研究[d]. 安徽大学, 2016.

3. johnson r l, nurmi j t,o’brien johnson g s, et al. field-scale transport and transformation ofcarboxymethylcellulose-stabilized nano zero-valent iron[j]. environmentalscience technology, 2013, 47(3): 1573-1580.

5. 计划与进度安排

1）2022-11-12~2022-03-07 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告；