载纳米水合氧化铁复合半焦的研制及其除磷性能研究.docx

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一、绪论
过度肥料和化学工业废水的排放是造成水体富营养化的主要原因之一。其中，磷是自然界和人工活动中主要的营养元素之一，但过高的磷含量将引起大量藻类的生长，进而引起水体富营养化的现象。因此，为了治理磷污染和缓解水体富营养化的问题，研究高效的除磷材料具有重要意义。
水合氧化铁是近年来研究较为活跃的氧化铁材料之一，其具有极高的吸附能力和选择性，在水污染治理、生物质能利用等领域有着广泛的应用。然而，水合氧化铁的制备过程中，会出现晶体粒子大小不一和分散性差等问题，从而影响其在除磷过程中的效果。
因此，本文将对纳米水合氧化铁复合半焦材料进行研制，并研究其在除磷性能方面的应用，为水体富营养化治理提供一定的参考价值。
二、实验材料
1. 实验材料
水合氧化铁粉末、活性炭、焦炭、纳米二氧化钛、去离子水、柠檬酸等。
2. 仪器设备
电子天平、制冷干燥器、超声波清洗机、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及高分辨透射电子显微镜等。
三、实验方法
1. 制备纳米水合氧化铁复合半焦材料
将水合氧化铁粉末和纳米二氧化钛按照一定的比例混合均匀后，加入适量的去离子水，经过超声波处理后制备成水合氧化铁纳米颗粒水溶液。
然后将活性炭和焦炭按照一定的比例混合均匀，加入水合氧化铁纳米颗粒水溶液中，反复搅拌均匀后，静置一段时间，将上清液倒出，将颗粒取出，放置在制冷干燥器中干燥，并于70℃下焙烧3小时，制备纳米水合氧化铁复合半焦材料。
2. 测试除磷性能
采用柠檬酸作为模拟废水中磷的来源，将模拟废水与纳米水合氧化铁复合半焦材料进行搅拌反应一段时间，然后进行离心，使颗粒沉淀后，测定上清液中磷浓度，通过减去前后磷浓度差计算出去除率。
四、实验结果
1. 纳米水合氧化铁的XRD图谱
根据XRD图谱可以发现，水合氧化铁晶体结构发生变化， nm。
2. 纳米水合氧化铁复合半焦材料的SEM图像
通过SEM图像可以发现，纳米水合氧化铁颗粒均匀分散在半焦和活性炭颗粒表面上，颗粒大小在50~100nm之间，表面呈现出不规则的多孔结构。
3. 纳米水合氧化铁复合半焦的除磷性能
在实验条件下，纳米水合氧化铁复合半焦材料的除磷率最高可以达到90%以上，具有较好的去除效果。
五、结论
通过实验结果可以发现，制备的纳米水合氧化铁复合半焦材料具有良好的除磷性能，表面呈现出不规则的多孔结构，而且在制备过程中使用了超声波技术和焙烧工艺，进一步提高了颗粒的均匀性和稳定性。
因此，本研究对于治理水体富营养化和磷污染具有重要的参考价值。