地下水中硒污染的原位納米材料修復研究

引言1
參考文獻2
章概論4
1．1放射性核廢物概述4
1．1．1放射性核廢物來源4
1．1．2放射性核廢物分類5
1．1．3高水平放射性廢物的處理處置方式6
1．2硒元素的地球化學性質7
1．2．1硒元素的物理化學性質7
1．2．2硒元素的生理功能21
1．2．3環(huán)境中硒元素的存在形態(tài)22
1．3硒元素污染現(xiàn)狀23
1．3．1土壤污染23
1．3．2水體污染23
1．3．3大氣污染24
參考文獻24
第2章地下水原位修復方法及進展27
2．1原位修復的方法27
2．1．1原位氧化法27
2．1．2原位微生物修復法27
2．1．3原位沖洗法27
2．1．4可滲透反應墻技術28
2．1．5原位反應帶修復技術29
2．2國內外研究進展31
2．2．1硒污染治理技術研究現(xiàn)狀31
2．2．2可滲透反應墻技術研究現(xiàn)狀33
2．2．3黃鐵礦在地下水污染修復中的研究現(xiàn)狀36
2．2．4原位反應帶技術研究現(xiàn)狀37
2．2．5納米零價鐵在地下水污染原位固定修復中應用研究現(xiàn)狀37
參考文獻40
第3章黃鐵礦原位固定79Se的地球化學模擬46
3．1地球化學模型概述46
3．1．1PHREEQC模型47
3．1．2EQ3/6模型47
3．1．3MINTEQA2模型48
3．1．4GWB模型48
3．2黃鐵礦原位還原固定79Se的地球化學模擬49
3．2．1研究思路的可行性驗證49
3．2．2實驗室條件下的反應路徑模擬51
3．2．3野外現(xiàn)場條件下的反應路徑模擬67
參考文獻72
第4章納米材料的表征74
4．1氮吸附法74
4．1．1氮吸附法測定BET比表面積74
4．1．2氮吸附法測定孔容、孔徑分布76
4．2散射法（光散射、X射線、中子散射）77
4．2．1光和材料的作用原理77
4．2．2光散射79
4．2．3原子力顯微鏡（AFM）和掃描隧道顯微鏡82
4．2．4拉曼光譜（RS）84
4．2．5X射線衍射（XRD）84
4．2．6納米顆粒跟蹤分析（NTA）87
4．3吸收光譜90
4．3．1紫外/可見光譜92
4．3．2X射線吸收光譜（XAS）94
4．4X射線光電子譜（XPS）96
4．4．1XPS測量原理96
4．4．2樣品制備96
4．4．3納米應用97
4．5電子顯微鏡98
4．5．1操作原理99
4．5．2樣品制備100
參考文獻101
第5章納米材料的制備102
5．1納米粒子的常規(guī)制備102
5．1．1物理法102
5．1．2化學法103
5．2金屬納米材料的制備104
5．2．1化學法104
5．2．2物理法111
5．2．3機械力化學法112
5．3半導體納米材料的制備113
5．3．1水熱法113
5．3．2有機溶劑熱法115
5．3．3超聲化學法117
5．3．4輻射合成法119
5．4納米氧化物材料的制備121
5．4．1溶膠-凝膠法121
5．4．2水解法123
5．4．3沉淀法125
參考文獻126
第6章納米粒子在多孔介質中的運移131
6．1滲流理論131
6．1．1基本概念131
6．1．2滲流基本定律——達西定律136
6．1．3滲流連續(xù)方程138
6．1．4滲流基本微分方程140
6．1．5溶質運移機制142
6．2納米粒子運移建模148
6．2．1數(shù)學模型148
6．2．2實例156
6．3納米粒子遷移率和優(yōu)選遷移距離對其原位應用的重要性161
6．4穩(wěn)定劑和介質表面化學作用對納米粒子遷移率的影響162
6．4．1穩(wěn)定劑及其對納米粒子遷移率的影響162
6．4．2介質表面化學作用及其對納米粒子遷移率的影響163
參考文獻165
第7章納米黃鐵礦對地下水硒污染的修復應用研究168
7．1納米黃鐵礦制備和表征168
7．1．1納米黃鐵礦的制備168
7．1．2納米黃鐵礦性能表征169
7．2納米黃鐵礦制備機理175
7．2．1天然黃鐵礦晶體晶格能計算175
7．2．2晶格畸變能177
7．3納米黃鐵礦顆粒原位固定地下水中Se(Ⅳ)的實驗及機理分析178
7．3．1批實驗方法179
7．3．2柱實驗方法180
7．3．3實驗結果與分析181
7．3．4各影響因素的動力學分析197
7．3．5柱實驗研究202
參考文獻209
第8章納米鐵錳礦對水中硒污染的修復應用研究212
8．1鐵錳礦粉體的制備和表征212
8．1．1鐵錳礦粉體的制備212
8．1．2鐵錳礦的表征212
8．2鐵錳礦對Se(Ⅳ)的吸附217
8．2．1Se(Ⅳ)吸附實驗方法217
8．2．2吸附實驗結果與分析219
8．3Se(Ⅳ)解吸實驗225
8．3．1解吸實驗方法225
8．3．2解吸實驗結果與分析226
8．4鐵錳礦吸附除 Se(Ⅳ)性能及機理研究228
8．4．1吸附等溫線229
8．4．2吸附動力學230
8．4．3鐵錳礦吸附 Se(Ⅳ)的XPS分析233
參考文獻236
第9章納米零價鐵制備和表征及其在介質中遷移性研究238
9．1實驗部分238
9．1．1納米零價鐵的制備方法238
9．1．2羧甲基纖維素穩(wěn)定的納米零價鐵（CMC-ZVI）遷移性實驗方法238
9．1．3CMC-ZVI遷移影響因素實驗研究239
9．2結果與分析240
9．2．1納米零價鐵的表征240
9．2．2不同濃度CMC對納米零價鐵的穩(wěn)定效果研究243
9．2．3CMC-ZVI遷移影響因素的研究244
9．2．4CMC穩(wěn)定的納米零價鐵在介質中遷移動力學研究248
9．2．5CMC穩(wěn)定的納米零價鐵遷移機理研究249
參考文獻253
0章CMC-ZVI原位還原固定地下水中Se(Ⅵ)應用研究255
10．1實驗方法255
10．1．1Se(Ⅵ)初始濃度的影響實驗方法255
10．1．2穩(wěn)定劑對還原Se(Ⅵ)效果的影響實驗方法256
10．1．3pH值的影響實驗方法256
10．1．4有機質的影響實驗方法256
10．2實驗結果與分析256
10．2．1Se(Ⅵ)初始濃度的影響分析256
10．2．2穩(wěn)定劑對CMC-ZVI還原Se(Ⅵ)的影響分析258
10．2．3pH值對CMC-ZVI還原Se(Ⅵ)影響分析259
10．2．4有機質對還原Se(Ⅵ)影響分析261
10．3各影響因素的動力學分析263
10．3．1CMC-ZVI與Se(Ⅵ)非均相反應的動力學模型263
10．3．2Se(Ⅵ)初始濃度對速率的影響研究263
10．3．3穩(wěn)定劑對速率的影響研究264
10．3．4pH值對速率的影響研究265
10．3．5有機質對速率的影響研究266
10．4CMC-ZVI還原固定地下水中Se(Ⅵ)的反應機制探討267
參考文獻271