纳米零价铁复合材料合成及对地下水铬污染修复的应用开题报告

1. 研究目的与意义

纳米零价铁因为较小的粒径和较大的比表面积，反应活性更高，能更加高效地处理重金属、有机物等多种污染物，从而成为环境修复领域中的热点研究对象。然而，纳米零价铁颗粒自身存在的磁性引力与较高的表面能使其较容易产生团聚现象，而团聚现象会影响纳米零价铁在环境介质中的流动迁移性，对环境污染的修复工作不利。研究人员将粘土用作载体引入纳米零价铁的制备过程，负载后的纳米铁颗粒分散度和稳定性得到提高，结合膨润土的协同吸附效应，对环境污染物的去除效率得到提升。因此本课题研究改性纳米零价铁颗粒的聚沉与迁移性，通过改性纳米零价铁在土壤柱中的迁移，来模拟纳米粒子在自然界中的迁移，为纳米粒子在自然环境下的迁移提供实验基础。

2. 研究内容和预期目标

制备改性纳米零价铁对其表征，研究不同离子强度、浓度条件下纳米零价铁在土壤柱中的迁移和滞留，用两点动力学模型进行模拟计算，并研究影响纳米零价铁迁移的因素。测量纳米零价铁与土壤的表面电位和水力学半径并用DLVO理论解释机理。运用DLVO模型和两点动力学模型模拟出纳米零价铁在不同条件下的迁移曲线，并预测出不同环境下纳米零价铁颗粒的迁移情况，为纳米颗粒在自然水体中迁移情况提供了实验基础和理论依据。

3. 研究的方法与步骤

纳米零价铁的绿色合成与改性：使用体积比为10：1（乙醇：水）对茶叶（60 g/L）进行浸取，对浸取液经过抽滤，与硫酸铁（0.1 moL/L）—蒙脱土溶液混合搅拌10 min。

迁移实验步骤：迁移实验分为2个阶段：第一阶段，将配置好的250 mL 纳米零价铁悬浮液通过蠕动泵注入土壤柱中，每2 min通过自动收集器收集1管流出液，一共收集20管；第二阶段，改用250 mL背景溶液通过蠕动泵注入土壤柱中，同样收集20管。

测试纳米零价铁的浓度：首先将收集的样品每个取2 mL 于小烧杯，加入盐酸：水（1:1）2 mL和3滴浓硝酸消解，再加15 mL去离子水加热煮沸1 min，转移至50 mL容量瓶中定容，再取5 mL向其中再加入5 mL10%的磺基水杨酸与5mL氨水(氨水：水=1:1)显色，稀释定容至50 mL，用岛津UV-2450PC紫外可见分光光度计测试其浓度。

4. 参考文献

1 laumann s, mici? v, lowry g v, et al. carbonate minerals in porous media decrease mobility of polyacrylic acid modified zero-valent iron nanoparticles used for groundwater remediation.[j]. environmental pollution, 2013, 179(8):53-60.

2 苏燕, 赵勇胜, 梁秀春,等. 不同载体携带纳米零价铁在多孔介质中的迁移特性[j]. 中国环境科学, 2015, 35(1):129-138.

3 thakare s r, thakare j, kosankar p t. nanoscale zero valent iron supported on solid support as an advanced material for the environmental purification: a review[j]. research journal of chemistry environment, 2015, 19(6):77-84.

5. 计划与进度安排

1）2022-12-25~2022-03-05 阅读相关文献，熟悉课题内容及基本实验操作；

2）2022-03-05~2022-03-28 设定实验方案，准备开题报告，外文论文翻译；