纳米铁与合成树脂的表征及其活性探讨

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本文以纳米羰基铁材料(纳米铁)和合成含钯聚丙烯醛异烟酰树脂为研究对象,探讨其在环境领域中的应用。以聚丙烯醛异烟酰腙树脂为高分子载体,利用其活性基团对钯的选择性富集分离特性,将金属元素钯键合到高分子载体上,制备一种含钯树脂材料(树脂1),并进一步原位还原得到还原态的载钯树脂(树脂2)。实验首先对所选用的纳米铁和所制备的树脂进行表征,包括氮吸附比表面积与孔容孔径,透射电子显微镜,X射线光电子能谱,X射线衍射以及X射线电子能谱分析等。通过表征,纳米铁颗粒中含有大量的由Fe3O4组成的钝化层,纳米铁为为核.壳状结构球形颗粒,其中核由Fe0组成,壳是由Fe3O4组成的钝化层。所制备的两种含钯树脂中,与树脂1相比树脂2具有较大的比表面积和较小的孔容与孔径。钯在树脂1上以氧化态存在,在树脂2中以还原态存在。两种树脂中,钯均以化学键合的状态负载在载体上。为探讨所选用材料在环境中的应用,实验分别讨论了纳米铁对二氯苯酚的降解性能和树脂1与树脂2对偶氮染料(直接大红,天蓝)与多溴联苯醚(PBDEs)的降解的性能。结果表明,由于钝化层的存在,纳米铁的反应活性较低,其对2,4-二氯苯酚无降解反应发生,但由于吸附现象的存在,2,4-二氯苯酚被部分去除。为提高纳米铁的活性,采用1:100盐酸对其进行酸洗活化处理,实验发现活化后的纳米铁对2,4-二氯酚的去除符合拟一级动力学方程;在反应体系中,检测到苯酚,2-氯酚,4-氯酚等降解产物的出现。为了进一步提高纳米铁的活性,对活化后的纳米铁进行了负载钯的实验,制备含钯率不同的Pd/Fe,并探讨其对2,4-二氯苯酚的降解情况,结果表明,Pd/Fe具有较高的活性,能够有效得对2,4-二氯苯酚进行脱氯。2,4-二氯苯酚的去除和纳米铁的投加量以及钯的负载率等有关。由于钯的存在和高分子树脂的强吸附性,所制备树脂1与树脂2对BDE209和偶氮染料均有较好的去除效果;由于钯在树脂1中以氧化态存在,在树脂2中钯以还原态存在,其对BDE209脱溴降解性能也不同,树脂1的降解性能比树脂2的降解性能要高。两种树脂对所选用的偶氮染料(直接大红,天蓝)也均有良好的去除效果,在实验条件下,偶氮染料被全部去除,且有降解反应发生。经气相色谱—质谱联用仪检测发现,偶氮染料主要被降解为苯胺类,酯类物质。
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