納米Pd/Fe雙金屬催化劑對水中氯代甲烷催化還原脫氯的研究

【摘要】： 零價鐵作為一種廉價、簡單有效的脫氯還原劑,其在處理水中氯代有機物方面的作用已經(jīng)得到了普遍肯定。為了提高鐵催化還原的效率,人們嘗試采用鈀鐵雙金屬體系處理氯代物,并取得了很好的效果。而納米材料由于具有高比表面積及較高的反應活性等特點,利用納米Pd/Fe雙金屬體系對含氯有機物進行催化還原脫氯近年來日益受到關(guān)注。 本文用液相還原法制備了納米Fe,通過比較兩種鈀化方法制備的納米Pd/Fe雙金屬催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和對氯代甲烷的還原脫氯效果,篩選出制備納米Pd/Fe雙金屬催化劑的最佳方法。 通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射光譜(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、能譜分析(EDS)、BET-N_2比表面積測定等分析檢測手段,表征了納米級Pd/Fe雙金屬催化劑顆粒的形狀和大小、晶體結(jié)構(gòu)、鈀化率、鈀負載均勻度及其比表面積。 利用納米Pd/Fe雙金屬催化劑對一系列氯代甲烷的脫氯效果進行了系統(tǒng)研究,主要探討了鈀化率、鈀鐵投加量、目標物初始濃度、初始pH值及氯代甲烷氯化度等因素對脫氯效果的影響,發(fā)現(xiàn)三種氯代甲烷的脫氯率隨著鈀化率的增大、納米Pd/Fe雙金屬催化劑投加量的增大而增大,在實驗濃度范圍內(nèi)(20mg/L-150mg/L),脫氯率隨氯代甲烷初始濃度的增加而減小、中性條件最有利于催化還原脫氯反應的進行。脫氯率隨氯化度的增大而減小。本實驗還探討了催化還原脫氯反應體系中pH值的變化及Fe~(2+)和Pd~(2+)濃度的變化,發(fā)現(xiàn)反應過程中溶液pH值隨著反應的進行緩慢升高,Fe2+濃度先增大后減小,Pd~(2+)濃度始終低于儀器檢測限(0.005mg/L)。 最后,本文通過對體系中反應物、及各種生成物濃度變化規(guī)律的分析,初步探討了Pd/Fe雙金屬催化還原體系中氯代甲烷的脫氯機理。發(fā)現(xiàn)納米Pd/Fe雙金屬催化劑對氯化甲烷的脫氯反應每個氯代甲烷分子每次脫除的Cl可能是一個或者多個。 【關(guān)鍵詞】：甲烷氯代物 納米Pd/Fe 零價鐵 脫氯
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 氯甲烷的性質(zhì)、來源及危害11-16
• 1.3 處理氯代有機物的幾種方法16-20
• 1.3.1 物理法處理氯代有機物16-17
• 1.3.2 生物法治理氯代有機物17-18
• 1.3.3 化學法治理氯代有機物18-20
• 1.4 零價鐵還原處理氯代有機物20-24
• 1.4.1 零價鐵還原脫氯機理20-21
• 1.4.2 零價鐵處理處理水中氯代有機物研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4.3 雙金屬催化還原脫氯機理22
• 1.4.4 雙金屬催化還原處理含氯有機物研究現(xiàn)狀22-24
• 1.5 課題研究內(nèi)容24-25
• 第2章 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑的制備及表征25-38
• 2.1 實驗試劑與儀器26-27
• 2.1.1 試劑26
• 2.1.2 儀器26-27
• 2.2 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑的制備27-28
• 2.2.1 納米Fe 金屬催化劑的制備27-28
• 2.2.2 納米Fe 金屬催化劑的鈀化28
• 2.3 不同催化還原劑催化還原效果28-31
• 2.3.1 實驗方法28-29
• 2.3.2 不同催化還原劑對CCl_4 的催化還原效果29-30
• 2.3.3 不同催化還原劑對CHCl_3 的催化還原效果30
• 2.3.4 不同催化還原劑對CH_2Cl_2 的催化還原效果30-31
• 2.4 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑的表征31-37
• 2.4.1 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑鈀化率的測定31-32
• 2.4.2 納米級Pd/Fe 雙金屬催化劑晶體結(jié)構(gòu)的測定32-34
• 2.4.3 納米級Pd/Fe 雙金屬催化劑的形狀和粒徑及表面形態(tài)檢測34-35
• 2.4.4 納米級Pd/Fe 雙金屬催化劑鈀負載均勻度的測定35
• 2.4.5 納米級Pd/Fe 雙金屬催化劑比表面積測定35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑對氯代甲烷催化還原脫氯研究38-54
• 3.1 試驗方法與試驗儀器39-41
• 3.1.1 實驗方法39-40
• 3.1.2 實驗儀器與試劑40-41
• 3.2 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑對四氯甲烷的催化還原脫氯研究41-44
• 3.2.1 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑鈀化率對CCl_4 脫氯效果的影響41-42
• 3.2.2 納米Pd/Fe 金屬催化劑投加量對CCl_4 脫氯效果的影響42
• 3.2.3 CCl_4 初始濃度對脫氯效果的影響42-43
• 3.2.4 CCl_4 模擬廢水初始pH 值對脫氯效果的影響43-44
• 3.3 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑對三氯甲烷的催化還原脫氯研究44-46
• 3.3.1 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑鈀化率對CHCl_3 脫氯效果的影響44
• 3.3.2 納米Pd/Fe 的投加量對二氯甲烷處理效果的影響44-45
• 3.3.3 CHCl_3 初始濃度對脫氯效果的影響45-46
• 3.3.4 CHCl_3 模擬廢水初始pH 值對脫氯反應的影響46
• 3.4 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑對二氯甲烷的催化還原脫氯研究46-49
• 3.4.1 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑鈀化率對CH_2Cl_2 脫氯效果的影響46-47
• 3.4.2 納米Pd/Fe 雙金屬催化劑的投加量對CH_2Cl_2 脫氯效果的影響47-48
• 3.4.3 CH_2Cl_2 初始濃度對脫氯效果的影響48-49
• 3.4.4 CH_2Cl_2 模擬廢水初始pH 值對脫氯效果的影響49
• 3.5 有機物（氯代甲烷氯化度）對脫氯反應的影響49-50
• 3.6 催化還原反應對水質(zhì)的影響50-53
• 3.6.1 催化還原反應過程中體系pH 的變化50-51
• 3.6.2 催化還原反應過程中體系Fe~(2+)的變化51-52
• 3.6.3 催化還原反應過程中體系Pd~(2+)濃度的變化52-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第4章 催化還原脫氯反應機理的初步探討54-62
• 4.1 三種氯代甲烷及甲烷檢測方法的確定54-56
• 4.1.1 三種氯甲烷的測定方法及其標準曲線54-56
• 4.1.2 甲烷的測定方法及其標準曲線56
• 4.2 三種氯代甲烷催化還原脫氯過程中反應物與產(chǎn)物的變化56-59
• 4.2.1 CCl_4 催化還原脫氯過程中反應物與產(chǎn)物的變化57-58
• 4.2.2 CHCl_3 催化還原脫氯過程中反應物與產(chǎn)物的變化58
• 4.2.3 CH_2Cl_2 催化還原脫氯過程中反應物與產(chǎn)物的變化58-59
• 4.3 脫氯機理的初步探討59-61
• 4.3.1 反應途徑的探討59-60
• 4.3.2 脫氯機理的初步探討60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-70
• 致謝70

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