纳米Fe0/OMC复合材料的制备及其对BrO3-的吸附富集、原位降解机理研究

本课题针对臭氧消毒过程中Br03-的产生问题，基于OMC对Br03-的吸附富集及纳米Fe0对Br03-的还原作用，制备纳米Fe0/OMC复合材料 ，实现Br03-在复合材料表面的吸附富集、原位降解（Br03-→Br-）。以调控反应物用量为手段，探索OMC孔径尺寸及Fe0尺寸对Br03-吸附容量、吸附速度、原位降解速率等的控制作用，建立结构调控与Br03-去除的定性关系；研究介质环境对Br03-去除的主要影响因素，阐明Br03-的去除过程、原位降解机理及制约其去除的关键步骤；探索研究水体中阴离子、NOM共存体系对Br03-去除的竞争作用，弄清该材料吸附、原位降解Br03-的物理化学吸附效应、孔道效应、表面效应、氧化还原效应等作用机制，在此基础上探索该材料的再生能力，为该材料应用提供理论基础。本课题的研究将为水体中Br03-的去除提供一经济、高效、安全的去除方法，具有重要的理论意义和现实意义。

本课题针对饮用水臭氧消毒过程中Br03-的去除，研究了经由硬膜板路线，以SBA-15为模板剂、以蔗糖为炭前驱体，高度有序介孔碳材料（OMC-Z）的制备，以及在此基础上采用液相还原法以FeSO4•7H2O为金属源的集介孔结构、纳米铁颗粒于一体的纳米Fe0/OMC复合材料的制备；采用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、N2吸附脱附、Zeta电位等手段对材料结构、物理化学特性进行表征；并详细考察了OMC去除Br03-以及Fe0/OMC去除Br03-的主要影响因素（如反应时间、投加量、初始溴酸根浓度、温度、pH值等）;建立该复合材料去除Br03-的热力学和动力学模型，阐明去除Br03-的过程、机理及制约其去除的关键步骤。本课题的研究实现了OMC对Br03-的高效吸附富集、纳米Fe0对Br03-的原位降解（Br03-→Br-），具有重要理论意义和现实意义。