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<正>本期"水污染防治"栏目刊发了《基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料去除水中三氯乙烯》(任路遥,陈帅,刘勇弟,李辉)一文。该文报道的研究成果对于原位修复土壤地下水中的氯代有机物具有参考价值。近年来,硫化纳米零价铁(Fe/FeS)因其对卤代烃优异的降解性能而受到广泛的关注,但在应用过程中仍会产生团聚等问题,从而影响去除污染物的效果。该文作者针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以     

泥浆系统中Fe~(2+)活化过碳酸钠降解三氯乙烯

主要探究泥浆系统中Fe2+活化过碳酸钠(SPC)降解三氯乙烯(TCE)的效果。通过批次实验研究土壤对TCE的吸附作用,并考察泥浆系统中SPC和Fe2+投加量对TCE去除效果的影响。结果表明,土壤对TCE具有一定的吸附作用;泥浆系统中,土壤含有的有机质越多,TCE去除效果越低;当SPC/TCE摩尔比为5/1~20/1时,SPC投加量对TCE去除影响不明显,TCE去除效果随Fe2+投加量增大而提高。当水土质量比为30/1,TCE初始浓度为20 mg/L时,SPC/Fe2+/TCE最优摩尔比为10/30/1,此时TCE最终去除率达到97.5%。综上所述,Fe2+活化过碳酸钠降解三氯乙烯快速高效,为应用于实际场地修复提供有效的理论依据。     

纳米零价铁颗粒除磷反应机理

从溶液化学与固相表征两方面对纳米零价铁(NZVI)去除水中磷酸根(PO3-4)的机理进行初步探究。分别研究不同初始p H值、溶解氧(DO)对NZVI除磷效果的影响,结果表明,酸性环境(p H为3.0~7.0)有利于NZVI除磷,且初始p H值越低,磷去除率越高;好氧环境较厌氧环境更利于磷的去除,DO8.0 mg/L时对磷酸根的去除率是厌氧条件(DO0.1 mg/L)下的2倍。采用Na OH对反应后含磷NZVI进行解析,发现磷解析率不到30%,说明吸附并非NZVI除磷惟一作用机理。微米铁、NZVI和Ca(OH)2等7种不同去除材料中以Ca(OH)2的共沉淀作用去除率最大(99.9%),NZVI次之(87.2%),表明NZVI除磷机理中还存在共沉淀作用。采用多种固相表征手段对NZVI除磷前后进行分析:扫描电子显微镜(SEM)显示反应后出现不规则颗粒;X射线衍射(XRD)表明Fe3(PO4)2是主要反应产物;X射线光电子能谱(XPS)分析未发现磷被还原成低价态。研究表明,NZVI可有效去除水中磷酸根,主要去除机理包括:NZVI对磷酸根的吸附作用、NZVI在水中腐蚀产生的Fe2+离子对磷酸根的化学沉淀作用及铁氢氧化物与磷酸根的共沉淀作用。     

核壳结铁纳米线对水中Cd~(2+)的吸附性能及机理

利用液相还原法制备得到的核壳结构的铁纳米线(Fe@Fe_2O_3)进行了去除水中Cd~(2+)的实验研究。考察了溶液初始pH、金属离子浓度、反应时间、吸附剂投加量、反应温度等因素对于吸附反应的影响。采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量弥散分析(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对材料进行了表征并分析去除机理。结果表明,Fe@Fe_2O_3纳米线可以有效快速去除水溶液中的Cd~(2+),吸附机理涉及物理吸附和化学吸附,无氧化还原反应发生。     

羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料，并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率，考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响，并探讨了可能的作用机理。结果表明，在4种材料中，CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好，粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大，而随着2,4-DCP浓度的升高，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;...     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(PH2pc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2～8范围内均有良好的除Cr(Ⅵ)效率;30min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(Ⅵ)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(Ⅵ)吸附剂.     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

改性MIL-101(Fe)非均相芬顿反应降解罗丹明B

金属有机骨架材料MIL-101(Fe)具有一定的催化活性，为进一步提升其催化性能，利用金属掺杂和柠檬酸调节对其进行改性，制备得到Cu/Ce-MIL-101(Fe)和Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N两种改性材料。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附测试及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征。结果显示，改性后催化剂具有相似的骨架结构和化学键组成，活性位点的结合能减少0.2～0.3 eV。金属掺杂和柠檬酸调节改性后Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N平均孔径增大至14.932 nm。采用非均相芬顿反应研究降解时间和pH对罗丹明B降解性能的影响，结果表明，在温度为25℃,罗丹明B初始质量浓度为24 mg/L,溶液pH为4且Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N投加量为0.2 g/L,3%(体积分数) H₂O₂投加量为60 mL/L,反应60 min时，罗丹明B降解率高达98%。改性前后催化剂降解过程均更符合准一级动力学模型。其中，Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N能够在60...     

Fe添加对Mn/γ-Al2O3催化剂低温选择性催化还原NO的性能影响

为考察Fe添加量对锰基催化剂低温选择性催化还原(SCR)烟气中NO的性能,采用湿式浸渍法制备以γ-Al_2O_3为载体,以MnOx、FeOx为活性组分的系列催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)分析等手段对其进行表征。结果表明:Fe的引入对提高催化剂的SCR活性具有明显的促进作用。Fe添加量为0.04 mmol/g时制备的Mn(0.8)-Fe(0.04)/γ-Al_2O_3催化剂脱硝效率在150℃条件下即可以达到93.1%。Fe添加量为0.04mmol/g时催化剂中形成的球状结晶β-MnO_2分散最为均匀,最有利于催化反应的进行。比表面积不是影响催化剂SCR活性的决定性因素。Mn(0.8)-Fe(0.04)/γ-Al_2O_3催化剂孔径分布以2～50nm的中孔为主,活性组分也主要负载到较大的中孔中,有利于催化反应的进行。Fe的加入可以提高催化剂的抗硫性能。     

混凝-Fenton氧化-Fe0还原预处理高浓度硝基苯生产废水

采用混凝-Fenton氧化-Fe0还原工艺预处理高浓度硝基苯废水,考察各反应阶段硝基苯去除效果及影响因素。研究表明,聚铁混凝性能优于聚铝;初始COD为17 350 mg/L、硝基苯浓度为10 050 mg/L的废水,在pH=4,聚铁投加浓度3 300 mg/L时,COD和硝基苯去除率分别为63%和62%;混凝沉降后的上清液用Fenton试剂氧化,可在较宽pH(3～6)范围内降解硝基苯,当H2O2(30%)浓度为6 000 mg/L,Fe2+浓度为168 mg/L时,氧化效率最高;聚铁混凝-Fenton氧化后的出水用Fe0还原,最佳还原条件为:pH=3,Fe0浓度1 500 mg/L。原水经聚铁混凝-Fenton氧化-Fe0还原后,COD和硝基苯总去除率分别达90%和98%,总药剂成本约12.4元/t。处理后废水硝基苯浓度为168 mg/L,适宜进行后续的厌氧-好氧生物处理。     

镧改性介孔材料对砷、磷的吸附

为探究在复合污染条件下介孔吸附材料对砷、磷的去除效果,通过水热合成法制备镧金属改性介孔吸附材料(La-MCM-41),采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)等分析方法对改性前后的介孔吸附剂进行了表征;研究了介孔吸附剂在不同吸附体系中对砷、磷的降解效果、等温线及动力学。结果表明:La-MCM-41仍具有长程有序的六方相介孔结构,BET比表面积、总孔容均减小,平均孔径有所增加;介孔吸附剂在单独吸附体系下对砷、磷的吸附量大于同步吸附体系,且均符合二级反应动力学。通过分析可知,在2种体系下,改性后的介孔吸附剂极大地提高了对砷、磷的吸附量,是一种经济高效的吸附材料。     

CMC/NI复合材料净化水中的As(Ⅲ)

采用羧甲基纤维素钠(CMC)为包覆材料,通过原位修饰技术改性纳米铁(NI),制得羧甲基纤维素包覆型纳米铁复合材料(CMC/NI)。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪和X射线衍射仪对CMC/NI复合材料进行表征;以水溶液中As(Ⅲ)的有效去除率为目标,探索了制备条件(铁源种类、包覆质量比CMC/(CMC+Fe)和制备温度等)和反应条件(砷溶液初始p H值、反应温度和复合材料投加量等)对复合材料净化水中As(Ⅲ)的影响。结果表明,改性后的CMC/NI复合材料分散性和抗氧化性得到提高,具有良好的As(Ⅲ)净化能力。以Fe SO4为铁源,包覆比为37%,20℃条件下制备的复合材料,以1.5 g/L加入到温度为30℃,p H为7,初始浓度为2 mg/L的砷溶液中,反应24 h,其As(Ⅲ)去除率可达98%。     

Fe/C内电解法处理二硝基重氮酚废水实验研究

采用Fe/C内电解法处理DDNP废水,研究了该方法在酸性和碱性条件下对DDNP废水的处理效果,并考察了pH值、反应时间及铁碳比对处理效果的影响。结果表明:Fe/C内电解法可有效去除DDNP废水中由硝基苯类物质引起的COD、S2-、SS和色度,在最佳酸性实验条件下,COD、S2-、SS和色度的去除率分别为85.65%、91.6%、100%和99.63%。在最佳碱性实验条件下,COD、S2-、SS和色度的去除率分别为90.13%、99.73%、100%和99.63%。     

膨润土负载硫化纳米零价铁去除对硝基苯酚的研究

以具有较大比表面积和良好吸附性能的膨润土作为载体,制备了膨润土负载硫化纳米零价铁,并利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及比表面积等手段表征膨润土负载硫化纳米零价铁的特性。研究了膨润土负载硫化纳米零价铁的硫铁比(摩尔比)、投加量、初始pH对对硝基苯酚(PNP)去除的影响,并对PNP降解机理进行了初步探究。结果表明,膨润土负载硫化纳米零价铁比表面积为33.06m~2/g,大于膨润土的比表面积(26.72m~2/g),负载的纳米零价铁颗粒分散均匀。当硫铁比为0.011 2、投加量为0.5g/L、初始pH为5.0时,10min基本能把1L1.5mmol/L的PNP完全降解,具有最大的去除速率和去除率。PNP的最主要降解产物为对氨基苯酚。     

零价铁修复受三氯乙烯污染地下水的实验研究

通过批实验和柱实验研究了三氯乙烯（TCE）初始浓度、四氯乙烯(PCE)等对零价铁去除三氯乙烯的影响，并建立了三氯乙烯降解的反应动力学方程。结果表明：（1）零价铁对TCE具有较好的降解效果，反应符合准一级反应动力学方程，表观反应速率常数随TCE浓度的增加而减小；（2）在铁粉充足的条件下，TCE初始浓度对降解效果影响不显著，且TCE去除率皆可达到90%以上；（3）PCE的存在抑制了TCE的脱氯反应。PCE和TCE共存时，TCE的最大去除率仅为64.2%；TCE脱氯反应的表观反应速率明显降低，反应半衰期由TCE单独存在时的6.8～9.7 h增大到66 h～346.5 h。     

Fe/TiO2光催化降解水溶液中的4-氯苯酚

以TiO2-P25及FeC2O4为前驱物制备了Fe3 掺杂TiO2光催化剂--Fe/TiO2.X射线衍射结果表明,500 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2主要是锐态矿晶型,当掺Fe3 量为0.5%(质量分数,下同)时,Fe3 以取代掺杂形式进入TiO2晶格,而当掺Fe3 量达5.0%时,则出现α-Fe2O3的特征衍射峰;900 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2则均为金红石晶型,掺Fe3 量达2.0%～5.0%时,出现Fe2TiO5的特征衍射峰.4-氯苯酚的光催化实验结果表明,煅烧温度及Fe3 掺杂量对Fe/TiO2的光催化活性有显著影响,以煅烧温度500 ℃及掺Fe3 量0.5%的Fe/TiO2为光催化剂,反应80 min,4-氯苯酚的降解率达100%,总有机碳去除率约95%.     

FeS/K2S2O8去除水体系中的2,4-D

以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为目标污染物,研究了自制FeS与K2S2O8混合体系去除水体中2,4-D的影响因素,实验结果表明,30℃时,初始pH=7,FeS和K2S2O8初始浓度分别为10 g/L和3.33 g/L,反应24 h,对初始浓度为10mg/L的2,4-D去除率可达77%;FeS/K2S2O8体系对2,4-D的去除速率受反应溶液pH影响显著,在pH为中性或弱碱性条件下速率较大,酸性和过碱性条件去除速率均会减小;对比FeS和K2S2O8单独处理目标污染物的去除率,相同时间和条件下FeS/K2S2O8体系对2,4-D的去除率要高于两者单独处理2,4-D时的去除率之和;利用乙醇和叔丁醇为分针探针,采用分针探针竞争实验鉴定证明该体系中产生了SO-4·和·OH。     

Fe3O4负载非晶态(碳酸)氧化锆复合材料对磷的吸附性能及机理

有效控制富营养化和磷酸盐回收是近年来日益受到重视的问题.为此,采用溶剂热法合成了一种去除水中磷酸盐的Fe3O4负载非晶态(碳酸)氧化锆复合材料(MZCO),通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(ATR-IR)、X光电子能谱仪(XPS)等对其进行了结构表征...     

纳米铁系双金属-微生物体系去除地下水NO-3-N研究

采用不同液相还原法制备纳米Fe0、Fe/Ni和Fe/Cu粒子,将其与反硝化细菌混合应用于地下水NO3--N去除研究。考察3种体系对NO3--N去除速率的影响,并对其脱氮产物及RNA水平上纳米铁系双金属对反硝化细菌的毒性效应进行了分析和讨论。结果表明,9 d内纳米Fe0体系可完全将NO3--N去除,过程中伴随NO2--N先升高后降低的生成趋势,NH 4+-N生成52%;纳米Fe/Ni体系脱氮速率最快,6 d内可将NO 3--N完全去除,几乎未检测到NO 2--N的生成,而NH 4+-N的转化率高达69%;纳米Fe/Cu体系7 d内可将NO3--N去除完全,NH4+-N的生成率降低,仅39%,但是出现33%NO2--N积累。从反应前后反硝化细菌总RNA浓度变化看,3种纳米粒子对反硝化细菌的毒性大小为纳米Fe/Ni﹥纳米Fe/Cu﹥纳米Fe0。     

生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁对水中六价铬的去除

利用液相还原法,通过先负载再包裹的方式制备了4种不同炭铁质量比的生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁(BC-nZVI-CMC)材料,并将其用于对水中Cr(Ⅵ)的去除,使用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶红外等技术对BC-nZVI-CMC的结构与性质进行了表征。结果表明:BC-nZVI-CMC具有较好的分散性,粒径为纳米级且被CMC完全包覆,抗氧化能力得到较大提升,可有效去除水中Cr(Ⅵ);投加1 g·L~(-1)的BC-nZVI-CMC对含有30 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)去除率达99.83%;pH越小,越有利于BC-nZVI-CMC对水中Cr(Ⅵ)的去除,最高去除率可达100%;BC-nZVI-CMC的抗氧化能力明显高于商品纳米铁和生物炭负载纳米铁;含有8 g·L~(-1) C/Fe=1∶1的BCnZVI-CMC对电镀废水中Ni、Zn、Cu、总铬、Cr(Ⅵ)的去除率可达39.60%、91.70%、100%、91.69%、100%。上述研究结果对水中Cr(Ⅵ)去除新技术的开发有重要的参考价值。