利用纳米铁还原固定土壤中铼的机理研究

摘要

放射性元素锝半衰期长且化学行为复杂，其氧化态TcO4ˉ离子极易迁移从而造成极为严重的环境危害，但是采用常用的吸附等方法却很难将其固定，因此本工作的目的是研究零价纳米铁还原固定锝的方法及其机理。鉴于非放射性元素铼与锝的物理化学性质相似，故本文实验选用元素铼替代锝，在利用纳米铁还原固定铼的实验基础上对其反应结果和机理进行分析和探讨，为进一步深入了解整个反应的本质提供了理论和实践依据。
　　 本文首先介绍了纳米铁粉的发展历史和典型的制备方法，同时研究了实验室液相还原法制备零价纳米铁微粒过程及在反应体系中添加表面活性剂所产生的影响，并利用激光粒度仪(LS)、X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段进行了全面表征，得到了具有实用性的稳定纳米铁粉。之后，在土壤介质中，利用所制得的稳定纳米铁粉还原高铼酸钾。以批实验和柱实验的形式，通过分光光度法进行测量和分析，定量计算出在不同反应时间和不同ReO4ˉ离子初始浓度条件下纳米铁粉对ReO4ˉ离子的去除率。在实验的基础上进行拟一级反应动力学拟合，并研究淀粉投加量、纳米铁微粒的投加量、ReO4ˉ离子的初始浓度、表面活性剂溶液的初始pH值以及温度对反应的影响。
　　 通过本研究工作可得到结论，实验室自制的稳化高效纳米铁粉对土壤中ReO4ˉ离子的还原固定效果十分理想，经计算拟合可知该反应符合准一级反应动力学。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 纳米材料

1.1.1 纳米材料科学的创始和兴起

1.1.2 纳米铁常见的制备方法

1.1.3 纳米铁的分散

1.1.4 铁单质的去污机理

1.1.5 选择纳米铁处理污染物的优势

1.2 锝与铼的性质分析及研究现状

1.2.1 核能应用

1.2.2 核废锝-99的处理现状

1.2.3 锝与铼

1.2.4 铼的性质及其分析方法

1.2.5 铼的萃取光度分析

1.3 本章小结

第2章 研究目的、内容及方案的确定

2.1 研究目的

2.2 研究内容

2.3 研究方案的确定　

2.3.1 零价铁颗粒的制备

2.3.2 零价纳米铁粉的分散稳定性研究

2.3.3 高铼酸根的萃取光度分析

2.4 本章小结

第3章 实验部分

3.1 实验用到的试剂及仪器

3.2 零价铁颗粒的制备与表征

3.2.1 激光粒度仪

3.2.2 X射线粉术衍射仪

3.2.3 本节小结

3.3 零价纳米铁粉的分散稳定性研究

3.3.1 三种表面活性剂溶液的pH值

3.3.2 不同浓度的三种表面活性剂作用下纳米铁溶液的吸光度

3.3.3 最佳浓度时三种表面活性剂作用下纳米铁粉的成分对比

3.3.4 最佳浓度时三种表面活性剂作用下纳米铁微粒的平均粒径对比

3.3.5 实际图片比较

3.3.6 本节小结

3.4 稳定的纳米铁粉还原固定土壤中的高铼酸根离子

3.4.1 标准曲线

3.4.2 批实验

3.4.3 柱实验

3.5 本章小结

第4章 反应动力学模型

4.1 淀粉投加量与表观速率常数之间的关系

4.2 纳米铁投加量与表观速率常数的关系

4.3 Re04离子初始浓度与表现速率常数的关系

4.4 表面活性剂溶液初始pH值与表现速率常数的关系

4.5 反应温度与表现速率常数的关系

4.6 本章小结

第5章 总结与讨论

5.1 总结

5.2 讨论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文