【摘 要】
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重金属离子Cu2+常用作染色过程中的媒染剂,所以染料和Cu2+常共存于纺织工业废水中。罗丹明B（RhB）是主要应用于造纸、纺织和水的荧光示踪剂等,它会刺激皮肤、眼睛和呼吸道系统,对人类和动物还存在一定的慢性毒性和致癌性。据报道RhB与重金属Cu2+的联合毒性普遍比单一毒性更加严重。但现有技术多只针对去除单一的Cu2+或RhB,且此类技术对目标污染物具有较高的选择性。可以改进已建立的去除单一污染物的
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重金属离子Cu2+常用作染色过程中的媒染剂,所以染料和Cu2+常共存于纺织工业废水中。罗丹明B（RhB）是主要应用于造纸、纺织和水的荧光示踪剂等,它会刺激皮肤、眼睛和呼吸道系统,对人类和动物还存在一定的慢性毒性和致癌性。据报道RhB与重金属Cu2+的联合毒性普遍比单一毒性更加严重。但现有技术多只针对去除单一的Cu2+或RhB,且此类技术对目标污染物具有较高的选择性。可以改进已建立的去除单一污染物的方法,使它能够同时消除这两类污染物。因此,开展单元和双元体系下去除Cu2+和RhB的研究工作很有必要。纳米零价铁（nZVI）具有比表面积大、还原性高和反应性强等特点,是去除重金属离子和染料等污染物的有效材料之一。但单一纳米零价铁易团聚,其反应性能因此会降低,所以需要进一步优化nZVI。本研究以工业固废微硅粉作为廉价硅源,通过固相无溶剂法合成了高硅沸石分子筛ZSM-5,以实现微硅粉的高附加值资源化利用。再以合成的ZSM-5作为nZVI的载体,通过液相还原法制备了不同比例的nZVI/ZSM-5材料。考察不同比例nZVI/ZSM-5对Cu2+的吸附性能,并研究饱和铜吸附剂Cu/nZVI/ZSM-5对RhB的催化降解性能。此外,还就nZVI/ZSM-5同时去除水中Cu2+和RhB的可行性展开研究。nZVI/ZSM-5吸附单一Cu2+,利用饱和吸附剂资源化降解RhB的研究体系中,Fe:ZSM-5质量比为2:1所得nZVI/ZSM-5对Cu2+的去除效果优于1:1和1:2的。2:1所得nZVI/ZSM-5对Cu2+的吸附更符合Langmuir吸附等温线,说明吸附过程中Cu2+以单分子层形式吸附在nZVI/ZSM-5表面,其最大单分子层吸附容量为375.88 mg/g。吸附过程符合准二级动力学,说明是化学吸附占主导作用而不是物理吸附。研究发现,与新鲜nZVI/ZSM-5相比,饱和的Cu/nZVI/ZSM-5对RhB的去除率显著高于nZVI/ZSM-5,其原因主要为Cu/nZVI/ZSM-5表面的铜和铁会形成微电池,Cu与Fe之间的电位相差0.781 V,发生的电极反应会加速铁的腐蚀和活性氢原子的生成[H]ads。nZVI/ZSM-5同时去除Cu2+和RhB的研究体系中,RhB和Cu2+的去除率分别高达98.91%和87.79%。研究发现,5 mg/L的Cu2+能够促进RhB的降解,因为Cu2+加速了Fe2+从nZVI/ZSM-5表面的释放,这样有利于H2O2的分解并产生·OH自由基。但进一步增加Cu2+的浓度,RhB的去除率会降低,因为大量的Cu~0或铜沉淀沉积在nZVI/ZSM-5表面,会形成一层钝化层从而影响RhB的降解效率。nZVI/ZSM-5同时去除Cu2+和RhB的主要机制是Cu2+的还原反应和RhB的降解反应存在协同作用。
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