羟基铝柱撑膨润土负载纳米铁还原Cr(Ⅵ)

用具有良好吸附能力的羟基铝柱撑膨润土作载体,通过FeSO₄与NaBH₄反应制得羟基铝柱撑膨润土负载的纳米铁(nanoscale zero-valent iron supported on Al-pillared bentonite,NZVI/Al-PILC).用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、(Brunauer-Emmett-Teller,BET)法对NZVI/Al-PILC进行了结构表征.以Cr(Ⅵ)为目标污染物,考察了NZVI/Al-PILC与Cr(Ⅵ)反应过程中,介质pH、不同起始浓度的Cr(Ⅵ)对其去除率的影响,并与相同铁含量的纳米铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)进行了比较.结果表明,在相同实验条件下,Cr(Ⅵ)与NZVI/Al-PILC反应120　min后去除率接近100%,不仅高于相同铁含量NZVI对Cr(Ⅵ)去除率(63.0%),而且也明显优于相同铁含量的NZVI和相同含土量的羟基铝柱撑膨润土对Cr(Ⅵ)去除率的加和(75.4%).     

负载纳米零价铁铜藻基活性炭的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以铜藻为原料,采用氯化锌活化法、初湿含浸法制备了负载纳米零价铁铜藻基活性炭(NZVI/SAC),并采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱等方法对材料进行了分析.结果表明,纳米零价铁颗粒以50~150 nm粒径的球形形态负载在铜藻基活性炭上,且NZVI/SAC表面具有一层以铁的氧化物形态存在的核壳结构.对水中Cr(Ⅵ)的去除实验表明,NZVI/SAC是一种适用于高浓度Cr(Ⅵ)废水的处理材料;NZVI/SAC去除水中Cr(Ⅵ)的机制是还原反应与吸附共同作用,p H4时NZVI/SAC对Cr(Ⅵ)的去除以还原作用为主,p H4时材料对Cr(Ⅵ)的去除主要以NZVI和SAC的吸附作用决定;当载铁量为30%、p H=2、温度为30℃时,2 g·L-1的NZVI/SAC能将100 mg·L-1Cr(Ⅵ)在10 min内快速降解,此时以还原反应为主,最终去除率达100%.     

光助纳米铁还原Cr(VI)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

光助纳米铁还原Cr(Ⅵ)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

应用纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水

研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨.实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比的升高而降低.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应地Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%.酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%.纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g.(mg.m in)-1.Cr2O27-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜.而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2O27-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2O27-的去除以吸附为主.     

甘蔗渣负载纳米零价铁吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以改性甘蔗渣做载体,采用液相还原法制备负载型纳米零价铁吸附剂,研究了原甘蔗渣、改性甘蔗渣、纳米零价铁及纳米零价铁/改性甘蔗渣4种物质对于水中Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了反应时间、溶液pH值、固液比、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。实验结果表明:4种吸收剂中,纳米零价铁/甘蔗渣的吸附能力最好,在pH=4,固液比=0.5 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度小于25 mg/L时,可全部去除Cr(Ⅵ)。并对甘蔗渣基纳米零价铁和Cr(Ⅵ)的反应机理进行了初探。     

有机配体对膨润土负载纳米零价铁还原Cr(Ⅵ)的影响

六价铬〔Cr(Ⅵ)〕因具有剧毒性和致癌性而被广泛关注. 以Fe(Ⅲ)与 NaBH₄反应制得负载型的纳米铁(B-NZVI),并对该材料做了TEM和AAS的表征;深入考察B-NZVI去除Cr(Ⅵ)的动力学规律,以及草酸、柠檬酸、草酸钠、柠檬酸钠等有机配体对膨润土负载纳米零价铁还原Cr(Ⅵ)去除速率的影响,并对其影响机理进行初步探讨. 结果表明,膨润土负载纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,其k_obs为0.011 97 min-1;草酸、柠檬酸、草酸钠和EDTA可促进B-NZVI对Cr(Ⅵ)的还原去除作用;柠檬酸钠则起到抑制作用. a      

海藻酸钠改性纳米零价铁还原土壤中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法合成纳米零价铁（NZVI）及海藻酸钠改性纳米零价铁（SA-NZVI）去除土壤中的水溶性Cr（VI）.X射线衍射图谱（XRD）、傅里叶红外变换图谱（FTIR）表征结果显示,利用海藻酸钠（SA）对NZVI改性能有效抑制NZVI的氧化;扫描电镜（SEM）表征结果显示,SA对NZVI有较好的分散性.实验结果表明,当海藻酸钠的添加量≤0.2%时,制备得到的SA-NZVI对Cr（VI）的去除率随着SA负载量的增加而递增;SA添加量>0.2%时,去除率随着SA负载量的增加而下降;SA添加量为0.2%时制备得到的SA_0.2-NZVI对Cr（VI）的去除效果最优.随着材料投加量的增加和反应时间的延长,SA_0.2-NZVI对土壤中水溶性Cr（VI）的去除率也随之提高.酸性条件更有利于SA_0.2-NZVI去除土壤中水溶性Cr（VI）.NZVI、SA_0.2-NZVI、SA均对土壤中水溶性Cr（VI）有去除效果,去除率依次为SA_0.2-NZVI > NZVI > SA.当土壤中初始Cr（VI）含量为288.11 mg·kg^-1,pH=8,投加量为0.4 g·L^-1时,反应2 h后SA_0.2-NZVI对Cr（VI）的去除率可达到98.78%.     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

有机膨润土负载纳米铁去除废水中硝基苯

用具有良好吸附能力的有机膨润土作载体,通过FeSO4与NaBH4反应制得负载型的纳米铁(NZVL/CTMAB-Bent),用XRD、BET对其性能进行了表征.以硝基苯为目标污染物,试验了 -NZVI/CTMAB-Bent对不同起始浓度硝基苯的去除作用,考察了介质PH对其去除效率的影响,并与相同铁含量的纳米铁(NZVI)进行了比较.此外.还对NZVI/CTMAB-Bent还原硝基苯的机理进行了探讨.结果表明,NZVI/CTMAB-Bent对硝基苯的去除能力远高于相同铁含量的NZVI.也明显优于相同含量的有机膨润土和相同铁含量的NZVI对硝基苯去除率的加和.     

膨润土负载纳米铁去除水溶液中Cr(Ⅵ)

采用硼氢化钠液相还原法制备纳米铁(nZVI)和多种负载型纳米铁,将其分别用于处理初质量浓度50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,结果显示膨润土负载纳米铁(B-nZVI)效果最好,去除率可达100%。ESEM和BET表征结果表明:膨润土作为载体可以有效地减弱纳米铁颗粒的团聚,增大纳米铁的比表面积。XRD显示新制备的B-nZVI谱图中出现了明显的Fe0特征峰,而反应后的谱图则证明了Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的存在。动力学研究表明:B-nZVI对水溶液中的Cr(Ⅵ)的还原遵循伪一级反应动力学。     

F-127改性纳米零价铁及对水中2,4-DCP的去除

为了增强纳米零价铁的分散性,本研究采用环境友好型材料Pluronic F-127对纳米零价铁(NZVI)进行表面改性,形成分散型纳米零价铁(F-NZVI),并用于水中2,4-DCP的去除.通过不同质量比的F-NZVI颗粒沉降试验和对2,4-DCP的去除试验,发现存在沉降去除和悬浮去除两个阶段,确定F-127与NZVI颗粒的最佳质量比为2∶1,2,4-DCP最大去除率为72.32%.通过SEM、FTIR、XRD、XPS对样品进行表面形貌、组成和晶体结构分析,发现F-127对提高NZVI分散性和抗氧化性有显著作用.通过控制不同因素研究F-NZVI去除水中2,4-DCP的最优条件,实验结果表明,当2,4-DCP初始浓度为20 mg·L~(-1)时,F-NZVI去除2,4-DCP的最佳pH值为5,F-NZVI最佳投加量为3 g·L~(-1).     

Fe0-PRB去除Cr(Ⅵ)反应动力学及影响机制

零价铁渗透式反应墙技术(zero-valent iron permeable reactive barrier,Fe~0-PRB)是近年来兴起的一项高效经济的地下水原位修复技术,被成功应用于地下水Cr(Ⅵ)污染的场地修复中.针对Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的反应影响机制开展研究,从动力学角度揭示零价铁去除Cr(Ⅵ)的环境条件响应规律,获得描述零价铁去除Cr(Ⅵ)的反应动力学模型.考察了地下水常见离子对Cr(Ⅵ)去除的影响,发现地下水中氯离子通过影响电子传递影响Cr(Ⅵ)去除,硫酸根、镁离子通过参与反应影响Cr(Ⅵ)去除,碳酸氢根通过参与反应和影响电子传递共同影响Cr(Ⅵ)去除,钙离子对Cr(Ⅵ)去除影响不大.研究结果为Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的工艺参数优化提供方法和理论依据.     

生物硫铁纳米材料特性分析及其处理高浓度含铬废水研究

研究了硫酸盐还原菌（SRB）生成的生物硫铁纳米材料（纳米硫铁）的特性及其在高浓度含铬废水处理中的应用.采用透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）等测试方法对纳米硫铁特性进行分析,考察了pH、温度、投加量对纳米硫铁处理高浓度含铬废水影响,并与传统含铬废水处理方法进行了效果比较.结果表明,纳米硫铁材料粒径长为45～80 nm,长宽比10～15,其铁硫原子比为1.07～1.11,主要组分为无定形态硫化亚铁（amorphous FeS）和四方硫铁矿(mackinawite).反应体系pH、温度、投加量是影响纳米硫铁去除Cr(Ⅵ)的主要因子,pH越低,温度越高,纳米硫铁投加量越大,对Cr(Ⅵ)的去除速率越快.其中pH值对Cr(Ⅵ)的去除影响最大,在pH=3、 25℃、纳米硫铁与Cr(Ⅵ)摩尔比为1.17/1时,10 min即可使Cr(Ⅵ)浓度0.03 mol/L的废水达标排放.此外,纳米硫铁较市售分析纯硫化亚铁具有处理时间短、投加量少等优点;较传统生物处理（SRB法）具有污泥量少和出水COD低等优点.     

Nanoscale zero-valent iron/magnetite carbon composites for highly efficient immobilization of U(Ⅵ)

Nanoscale zerovalent iron/magnetic carbon(NZVI/MC) composites were successfully synthesized by simply calcining yellow pine and iron precursors. NZVI/MC pyrolyzed at 800°C(NZVI/MC800) had a higher percentage of NZVI and displayed better resistance to aggregation and oxidation of NZVI than samples prepared at other temperatures. The NZVI/MC800 material was applied for the elimination of U(Ⅵ) from aqueous solutions. The results suggested that the NZVI/MC800 displayed excellent adsorption capacity(203.94 mg/g)toward U(Ⅵ). The significant adsorption capacity and fast adsorption kinetics were attributed to the presence of well-dispersed NZVI, which could quickly reduce U(Ⅵ) into U(Ⅳ), trapping the guest U(Ⅳ) in the porous biocarbon matrix. The removal of U(Ⅵ) on the NZVI/MC samples was strongly affected by solution pH. The NZVI/MC samples also displayed outstanding reusability for U(Ⅵ) removal after multiple cycles. These findings indicate that NZVI/MC has great potential for remediation of wastewater containing U(Ⅵ).     

双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁(nZVI)在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr(Ⅵ)的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阴离子表面活性剂油酸钠(NaOA)同时对nZⅥ进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明:酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr(Ⅵ)可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g~(-1),反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr(Ⅵ)大部分转化为Cr(Ⅲ).     

纳米铁对水中Cr(Ⅵ)和p-NCB的同步修复机制

采用化学沉淀法制备纳米级Fe和纳米级Ni/Fe,利用制备的纳米催化剂对六价铬[Cr(Ⅵ)]与对硝基氯苯(p-NCB)进行同步修复研究.主要探讨纳米级Fe及纳米级Ni/Fe对Cr(Ⅵ)和p-NCB同步修复过程中,受污染水体中Cr(Ⅵ)和对硝基氯苯(p-NCB)的相互影响.实验表明,纳米级Fe可将p-NCB降解为对氯苯胺(p-CAN),并不能进一步脱氯,Cr(Ⅵ)与p-NCB的降解存在着竞争关系.纳米级Ni/Fe双金属应用于p-NCB和Cr(Ⅵ)同步修复,可以取得良好的修复效率,反应产物为Cr(Ⅲ)和苯胺,并不产生中间产物.Ni(Ⅱ)浓度的增加,可以促进脱氯反应的进行,最佳Ni/Fe质量比为1:50.而Cr(Ⅵ)、p-NCB初始浓度增加会导致脱氯率的下降.Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L时,对应的最大脱氯效率为43.0%,而p-NCB的浓度为40 mg/L时,对应的六价铬还原效率为71.4%.     

纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

纳米零价铁(NZVI)对厌氧产甲烷活性、污泥特性和微生物群落结构的影响

重点比较了纳米零价铁(NZVI)和微米级铁(ZVI)短期暴露条件下,厌氧产甲烷过程中污泥产甲烷活性、污泥生理生化特征、细胞膜磷脂组成和微生物群落结构的变化.结果表明,NZVI组中累积产甲烷量随着NZVI投加浓度的增加降低.5 000mg·L~(-1)ZVI组累积产甲烷量未受影响.5 d时NZVI(100~5 000 mg·L~(-1))组铁离子浓度是空白组的1.6~7.4倍,5 000mg·L~(-1)ZVI组铁离子浓度略高于空白组.5 000 mg·L~(-1)NZVI组胞外聚合物总量大幅下降为空白组的21.1%,而活菌比仍可保持在空白组的79.7%.辅酶F420和辅酶M含量在5 000 mg·L~(-1)NZVI组中为空白组的40.2%和61.6%,但100 mg·L~(-1)NZVI组和5 000 mg·L~(-1)ZVI组中辅酶F420含量升高为空白组的1.3倍.不同实验组污泥支链脂肪酸和不饱和脂肪酸的总含量为:ZVI-5 000(21.18%)空白组(19.37%)NZVI-1000(16.69%)NZVI-5000(15.94%)NZVI-100(12.08%).NZVI可使环境中铁离子浓度升高和细胞膜流动性下降,降低细胞活性和产甲烷关键辅酶活性,从而对产甲烷过程造成抑制;主成分分析和冗余分析表明,厌氧系统中微生物群落组成可受到NZVI的影响发生较大变化,Nakamurella、Bacillus、Trichococcus和Petrimonas对NZVI耐受性高.     

抗坏血酸改性纳米硫化亚铁对水体Cr（Ⅵ）的还原特性及机制

为提高纳米硫化亚铁的稳定性及其对水体Cr(Ⅵ)的还原特征,本文通过化学共沉淀法制备抗坏血酸改性纳米硫化亚铁(VC-nFeS)并阐明其对水体Cr(Ⅵ)的还原特性与机制.实验结果表明,VC-nFeS对水中的Cr(Ⅵ)具有优良的还原效果,当pH为7.0,温度为25℃,材料中还原成分FeS与废水中Cr(Ⅵ)的物质的量比为1.5∶1时,还原率可达到99%以上.VC-nFeS投加量、反应温度、初始pH值等因素都会影响Cr(Ⅵ)还原,增加投加量和提高反应温度都能够提高还原速率,酸性和中性环境更有利于Cr(Ⅵ)的还原.VC-nFeS还原Cr(Ⅵ)的过程符合伪二级动力学反应模型,主要以化学吸附为主.等温吸附实验结果表明,两者之间的反应过程用Langmuir模型拟合程度较好,该材料在25℃条件下的最大吸附容量为595.24 mg·g^-1.扫描电镜(SEM)和Zeta电位测定结果表明,加入抗坏血酸改性能够有效分散纳米硫化亚铁.X射线衍射图谱(XRD)和红外光谱图(FTIR)结果显示,抗坏血酸改性处理能够提高纳米硫化亚铁的稳定性,并减少材料表面氧化.另外,产物表征结合水体实验结果表明反应...