刘振威:电调控零价铁复合材料强化还原NO3-的性能与机理论文

刘振威:电调控零价铁复合材料强化还原NO3-的性能与机理论文

本文主要研究内容

作者刘振威(2019)在《电调控零价铁复合材料强化还原NO3-的性能与机理》一文中研究指出:水体中硝酸盐污染一直是全球性热点问题,过量的硝酸盐会导致水体富营养化和人体高铁血红蛋白症。硝酸盐理想的处理思路是将其转化为氮气排出水体。对于水中硝酸盐的去除,发展至今形成了多种处理技术。其中电催化还原以其无化学输入、催化效率高、操作温和等优点受到广泛关注。目前,电催化还原硝酸盐研究主要集中于利用铜、银、镍、钯、钴等一系列贵金属作为电极材料探究其还原性能。但是贵金属本身成本过高,并不适合工程化应用。而零价铁(ZVI)因其廉价易得、环境友好且还原能力强,被广泛用于硝酸盐还原等水污染控制领域。目前,大多数文献都将Fe(0)作为还原剂,通过化学还原或催化加氢法还原硝酸盐,但由于最终产物中以氨氮为主,限制了零价铁在硝酸盐还原中的应用。少量文献报道指出ZVI作为电催化剂用于硝酸盐电还原的可能性。阐明零价铁与电化学在硝酸盐还原过程中的作用可为发展电调控铁基材料强化还原硝酸盐技术提供理论指导。本文以D201-nZVI为纳米零价铁模型材料,研究其对硝酸盐的电还原性能和机理。论文首先通过离子交换和化学还原两步反应制备出稳定的纳米零价铁树脂,并将其组装于流动型电催化体系,纳米零价铁复合材料与阴极接触。相比不加电的情况,外加3V电压能够大大提高D201-nZVI对硝酸盐的去除能力,同等情况下其处理能力从不加电时的16h失效提升到平稳运行70h还保持80%的去除率;不仅如此,还原产物组成也有很大的变化,加电情况下还原产物中未检测到氨氮和亚硝酸盐,以气态产物为主;不加电时硝酸盐还原产物以氨氮(72%~95%)为主。这表明纳米复合材料D201-nZVI电化学还原硝酸盐具有良好的去除能力和选择性,为通过电还原去除硝酸盐提供了新方法。论文对电调控强化零价铁还原硝酸盐的具体路径和相关机理进行了深入探究。电调控强化还原的影响因子主要有阴极电子、阴极产生的H2/[H]和纯电场。为了逐一区分各自发挥的作用,设计了以下四组实验:无电子无氢、供电子供氢、阻电子供氢、供纯电场。结果表明纯电场和单独通入H2对于零价铁还原并没有明显强化作用,而阴极电子和产生的[H]起到了重要的作用。结果表明,对于硝酸盐的去除主要是基于Fe(0)@FexOy-Fe(Ⅱ)的核壳结构,反应生成的Fe(Ⅲ)通过阴极电子和[H]进行原位电再生,从而构成Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)电对持续发挥作用。上述探索揭示了电调控强化零价铁去除硝酸盐的可能性和相关作用机理,为发展耦合电化学的零价铁还原硝酸盐技术提供了科学支撑。

Abstract

shui ti zhong xiao suan yan wu ran yi zhi shi quan qiu xing re dian wen ti ,guo liang de xiao suan yan hui dao zhi shui ti fu ying yang hua he ren ti gao tie xie gong dan bai zheng 。xiao suan yan li xiang de chu li sai lu shi jiang ji zhuai hua wei dan qi pai chu shui ti 。dui yu shui zhong xiao suan yan de qu chu ,fa zhan zhi jin xing cheng le duo chong chu li ji shu 。ji zhong dian cui hua hai yuan yi ji mo hua xue shu ru 、cui hua xiao lv gao 、cao zuo wen he deng you dian shou dao an fan guan zhu 。mu qian ,dian cui hua hai yuan xiao suan yan yan jiu zhu yao ji zhong yu li yong tong 、yin 、nie 、ba 、gu deng yi ji lie gui jin shu zuo wei dian ji cai liao tan jiu ji hai yuan xing neng 。dan shi gui jin shu ben shen cheng ben guo gao ,bing bu kuo ge gong cheng hua ying yong 。er ling jia tie (ZVI)yin ji lian jia yi de 、huan jing you hao ju hai yuan neng li jiang ,bei an fan yong yu xiao suan yan hai yuan deng shui wu ran kong zhi ling yu 。mu qian ,da duo shu wen suo dou jiang Fe(0)zuo wei hai yuan ji ,tong guo hua xue hai yuan huo cui hua jia qing fa hai yuan xiao suan yan ,dan you yu zui zhong chan wu zhong yi an dan wei zhu ,xian zhi le ling jia tie zai xiao suan yan hai yuan zhong de ying yong 。shao liang wen suo bao dao zhi chu ZVIzuo wei dian cui hua ji yong yu xiao suan yan dian hai yuan de ke neng xing 。chan ming ling jia tie yu dian hua xue zai xiao suan yan hai yuan guo cheng zhong de zuo yong ke wei fa zhan dian diao kong tie ji cai liao jiang hua hai yuan xiao suan yan ji shu di gong li lun zhi dao 。ben wen yi D201-nZVIwei na mi ling jia tie mo xing cai liao ,yan jiu ji dui xiao suan yan de dian hai yuan xing neng he ji li 。lun wen shou xian tong guo li zi jiao huan he hua xue hai yuan liang bu fan ying zhi bei chu wen ding de na mi ling jia tie shu zhi ,bing jiang ji zu zhuang yu liu dong xing dian cui hua ti ji ,na mi ling jia tie fu ge cai liao yu yin ji jie chu 。xiang bi bu jia dian de qing kuang ,wai jia 3Vdian ya neng gou da da di gao D201-nZVIdui xiao suan yan de qu chu neng li ,tong deng qing kuang xia ji chu li neng li cong bu jia dian shi de 16hshi xiao di sheng dao ping wen yun hang 70hhai bao chi 80%de qu chu lv ;bu jin ru ci ,hai yuan chan wu zu cheng ye you hen da de bian hua ,jia dian qing kuang xia hai yuan chan wu zhong wei jian ce dao an dan he ya xiao suan yan ,yi qi tai chan wu wei zhu ;bu jia dian shi xiao suan yan hai yuan chan wu yi an dan (72%~95%)wei zhu 。zhe biao ming na mi fu ge cai liao D201-nZVIdian hua xue hai yuan xiao suan yan ju you liang hao de qu chu neng li he shua ze xing ,wei tong guo dian hai yuan qu chu xiao suan yan di gong le xin fang fa 。lun wen dui dian diao kong jiang hua ling jia tie hai yuan xiao suan yan de ju ti lu jing he xiang guan ji li jin hang le shen ru tan jiu 。dian diao kong jiang hua hai yuan de ying xiang yin zi zhu yao you yin ji dian zi 、yin ji chan sheng de H2/[H]he chun dian chang 。wei le zhu yi ou fen ge zi fa hui de zuo yong ,she ji le yi xia si zu shi yan :mo dian zi mo qing 、gong dian zi gong qing 、zu dian zi gong qing 、gong chun dian chang 。jie guo biao ming chun dian chang he chan du tong ru H2dui yu ling jia tie hai yuan bing mei you ming xian jiang hua zuo yong ,er yin ji dian zi he chan sheng de [H]qi dao le chong yao de zuo yong 。jie guo biao ming ,dui yu xiao suan yan de qu chu zhu yao shi ji yu Fe(0)@FexOy-Fe(Ⅱ)de he ke jie gou ,fan ying sheng cheng de Fe(Ⅲ)tong guo yin ji dian zi he [H]jin hang yuan wei dian zai sheng ,cong er gou cheng Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)dian dui chi xu fa hui zuo yong 。shang shu tan suo jie shi le dian diao kong jiang hua ling jia tie qu chu xiao suan yan de ke neng xing he xiang guan zuo yong ji li ,wei fa zhan ou ge dian hua xue de ling jia tie hai yuan xiao suan yan ji shu di gong le ke xue zhi cheng 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自南京大学的刘振威,发表于刊物南京大学2019-07-02论文,是一篇关于硝酸盐论文,电催化还原论文,纳米零价铁论文,纳米复合材料论文,南京大学2019-07-02论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自南京大学2019-07-02论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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