石墨烯水凝胶负载纳米零价铁的可控制备及去除地下水中氯酚类污染物的研究

基本信息
批准号:41907176
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:井琦
学科分类:
依托单位:北京工业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
氯酚地下水纳米零价铁石墨烯水凝胶重金属离子
结项摘要

Chlorophenolic organic pollutants are an important source of pollution for groundwater. The project plans to use graphene oxide (GO) as carbon source and electron donor to produce a supported nano-zero-valent iron (NZVI@GO) by carbothermal reduction of iron salts. NZVI@GO will be crosslinked by free radical polymerization to achieve a three-dimensional porous structure. This novel NZVI@GO-hydrogel could solve the problems of easy agglomeration and passivation of NZVI in groundwater remediation. Regulate and characterize the oxidation content, defects, chemical composition of the novel composites of GO and control the gelation process to construct the structural basis for the removal of 2,4-dichlorophenol. The adsorption mechanism of the 2,4-DCP and Cu2+ on GO could be revealed by experiments, spectral analyses and theoretical calculations (density functional theory). The degradation processes of 2,4-DCP by NZVI@GO-hydrogel will be performed and characterized in the presence of Cu2+. And the removal mechanism and kinetic model could derived and the effects of Cu2+ ions on the desegregation process of 2,4-DCP will aslo be investigated. Sand column experiments of NZVI@GO-hydrogel removing 2,4-DCP in groundwater was carried out and simulated. The influence of different factors on the removal ability of 2,4-DCP will be analyzed, and the movement dynamics equation of pollution transport based on adsorption-analysis and redox will be established. The project has great significances on the theories and technologies developments for removing chlorophenol pollutants from groundwater using NZVI particles.

氯酚类有机污染物是地下水重要的污染来源,本项目以氧化石墨烯(GO)为载体和电子供体,碳热还原铁盐制备负载型纳米零价铁NZVI@GO),并将其凝胶化升维建构具有三维孔道网络结构的石墨烯水凝胶负载纳米零价铁(NZVI@GO-hydrogel),解决NZVI在地下水修复中出现的易团聚易钝化的应用瓶颈。通过调控和表征GO的微观结构和控制凝胶化过程来构建去除2,4-DCP的结构基础。通过宏观实验、波谱分析和理论计算(密度泛函理论)揭示GO对2,4-DCP和Cu2+的吸附机理。通过对Cu2+存在条件下2,4-DCP降解过程研究和表征,探明2,4-DCP的去除机理和动力学模型,以及Cu2+的促进作用机理。开展去除2,4-DCP的砂柱模拟试验,分析不同因素对2,4-DCP去除能力的影响,建立基于吸附-解析、氧化还原作用的污染质运移动力学方程。对拓展NZVI去除地下水氯酚污染物的理论和技术具有重要意义。

项目摘要

氯酚类有机污染物是地下水重要的污染来源,本项目以氧化石墨烯(GO)为载体和电子供体,碳热还原铁制备负载型纳米零价铁NZVI@GO,并将其凝胶化升维建构具有三维孔道网络结构的石墨烯水凝胶负载纳米零价铁(NZVI@GO-hydrogel),解决NZVI在地下水修复中出现的易团聚易钝化的应用瓶颈。通过调控和表征GO的微观结构和控制凝胶化过程来构建去除2,4-DCP的结构基础。通过宏观实验、波谱分析和理论计算(密度泛函理论)揭示GO对2,4-DCP和Cu2+的吸附机理。通过Cu2+存在条件下2,4-DCP降解过程和表征,探明2,4-DCP的去除机理和动力学模型,以及CU2+的促进作用机理。开展去除2,4-DCP的砂柱模拟试验,分析不同因素对2,4-DCP去除能力的影响,建立基于吸附-解析、氧化还原作用的污染质运移动力学方程。对拓展NZVI去除地下水氯酚污染物的理论和技术具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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