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.     

PAA改性纳米铁强化还原降解水中亚甲基蓝

利用纳米零价铁去除水中各类污染物是近年来的研究热点,但纳米零价铁颗粒在水中的团聚会导致反应活性降低,研究通过在纳米铁颗粒制备过程中添加分散剂聚丙烯酸(PAA),提高其分散性,强化其在水中反应活性,合成改性纳米零价铁颗粒(PAA-Fe),并首次用于降解水中的亚甲基蓝.对其SEM、TEM、XRD和比表面积表征结果表明,与未改性原始纳米零价铁颗粒相比,PAA-Fe颗粒表面较光滑,团聚减少、颗粒粒径减小,比表面积增大.改性剂PAA添加浓度为0.1 g·L-1时,经过60 min降解反应,PAA改性纳米铁颗粒对亚甲基蓝的脱色率为98.84%,较未改性颗粒脱色率提高了27.32%.改性纳米铁颗粒对亚甲基蓝的脱色效果受初始溶液的p H值、初始溶液的浓度、PAA-Fe投加量和反应温度影响.PAA-Fe与亚甲基蓝的脱色反应符合假一级反应动力学规律.     

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。     

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%.     

硅藻泥包埋纳米零价铁处理含铬废水的研究

采用环境友好型矿物材料硅藻泥(Diatom Mud)包埋纳米零价铁(nZVI)得到复合材料(D-nZVI),分别用XRD、SEM和TEM对样品分析表征.同时,通过考察D-nZVI中硅藻泥的用量、投加量、含Cr(VI)废水浓度、p H值、处理时间等对Cr(VI)去除率的影响,进一步研究了反应动力学等.结果表明,在25℃的条件下,D-nZVI中硅藻泥的用量为20%时,D-nZVI对Cr(VI)的去除效率要高于nZVI.p H值较低时D-nZVI的处理效果更好,并且含Cr(VI)废水的浓度越高,去除率越低,投加量增多和反应时间越长,Cr(VI)的去除率越高.当D-nZVI的用量为16 g·L-1,Cr(VI)废水浓度为10 mg·L-1,p H=3时,Cr(VI)的去除率达99%.从SEM和TEM样品分析结果可以看出,硅藻泥表面有很多小而均匀的小孔,较好地包埋或附着在纳米零价铁的表面上,起到了很好的抗氧化作用,为D-nZVI吸附、还原和共沉淀降解Cr(VI)提供了有力依据.     

磁性石墨烯吸附水中Cr(Ⅵ)研究

以氧化石墨和铁盐为原料,采用化学沉淀法制备出磁性石墨烯复合材料,运用静态吸附实验研究了吸附动力学、热力学、等温吸附模型以及不同因素如p H、温度、时间对Cr(Ⅵ)吸附的影响.结果表明,吸附动力学符合假二级动力学模型;与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程.热力学参数为:ΔHθ=33.89 k J·mol-1,ΔSθ=120.15 J·(mol·K)-1,ΔGθ=-2.51 k J·mol-1(303 K),这表明吸附过程是吸热并且自发的.实验最佳p H值为2,升高温度和延长时间均有利于吸附的进行.初始Cr(Ⅵ)浓度为5 mg·L-1时,重复利用3次后吸附量由3.9 mg·g-1下降到2.1 mg·g-1.在磁铁存在的条件下吸附剂可轻易从溶液中分离出来,利用Na OH可使其再生,因此可作为去除Cr(Ⅵ)的良好吸附剂.     

基于石墨烯载体的铁基材料制备及除砷性能比较

以氧化石墨为前驱体,分别将磁铁矿、赤铁矿和零价铁负载到石墨烯上,通过FTIR和XRD对其进行表征,成功地制备出石墨烯负载磁铁矿(M-RGO)、石墨烯负载赤铁矿(H-RGO)和石墨烯负载零价铁(N-RGO)这3种复合材料.研究比较了3种复合材料的除砷性能,如吸附动力曲线、吸附等温线、pH值范围和共存离子对除砷效果影响.结果表明,3种材料吸附As(Ⅲ)的动力曲线遵从准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在相同条件下,其吸附容量依次为N-RGO>MRGO>H-RGO.3种材料均在弱酸性至中性条件下对As(Ⅲ)有较好的吸附效果,M-RGO和H-RGO材料受pH值影响较小,且吸附As(Ⅲ)的最佳pH值范围较N-RGO材料宽.3种材料中,N-RGO材料抗共存离子干扰能力较强,其次是H-RGO材料,MRGO材料最差.     

石墨烯负载铁镍复合材料去除水中的2,4-二氯酚

通过液相还原法成功制备了石墨烯负载纳米铁镍复合材料,该材料可高效快速地吸附水中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)并对其进行脱氯.微观形貌分析结果表明,粒径为80～150nm的球形Fe/Ni纳米颗粒成功插入石墨烯片层,并主要分布在石墨烯片层边缘和褶皱处,Fe/Ni颗粒团聚现象明显减少,更多活性位点暴露出来.XRD分析和FTIR分析表明,纳米零价铁(nZVI)通过Fe-O键成功嵌入石墨烯(r GO)中,且Fe/Ni纳米颗粒结晶度较差,外围包覆有无定形的铁氧化物沉淀.探讨了不同制备条件如碳铁比、镍化率、氧化石墨烯(GO)还原程度对材料去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)性能的影响.综合考虑材料制备成本及对2,4-DCP的吸附脱氯性能,Fe/Ni@rGO复合材料的最优制备条件为:石墨烯与Fe质量比1:2,镍负载率5%,硼氢化钠与铁盐的物质的量比为5:1.研究表明5种材料对2,4-DCP的去除率遵循如下顺序:Fe/Ni@rGO复合材料>Fe/Ni>Fe@rGO复合材料>石墨烯>nZVI.储存稳定性试验和循环试验表明,与Fe/Ni双金属相比,Fe/Ni@rGO材料具有稳定的...     

负载纳米零价铁复合材料去除COCs的研究进展

负载纳米零价铁及其双金属复合材料能高效降解氯代有机物,已成为国内外都颇受关注的研究热点。该文介绍了纳米零价铁在不同负载材料上的负载方法,概述了负载纳米零价铁复合材料降解氯代有机物的研究进展,包括其降解效率、机理及动力学。并讨论了p H等环境因素及零价铁含量、材料老化等内在因素对该吸附与还原脱氯过程所造成的影响。针对当前该领域在材料性能、降解和老化机理方面的不足,提出了研究展望。     

紫外老化作用对纳米生物炭吸附环丙沙星的影响机制

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附机制以及溶液p H值和纳米生物炭浓度梯度对吸附的影响.结果表明,老化作用使纳米生物炭C元素含量降低,O元素含量增加,极性增强,芳香性和粒径降低.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附在很大程度上取决于溶液p H值,酸性条件下溶液p H值的增加更有利于CIP的吸附.纳米生物炭浓度梯度影响研究表明,纳米生物炭在低浓度条件下更有利于CIP的吸附.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附更符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述CIP在老化前后纳米生物炭上的吸附行为,最大吸附量分别为607.69 mg·g^-1和920.73 mg·g^-1,老化纳米生物炭对CIP的吸附性能优于纳米生物炭,且主要的吸附机制为孔隙填充、静电作用和氢键作用.紫外老化作用增强了纳米生物炭对CIP的吸附性能.     

河流沉积物对典型PPCPs的吸附特性及其影响因素

采用批平衡实验方法,研究了黄浦江沉积物对环丙沙星(CIP)、四环素(TC)、磺胺甲唑(SMX)和三氯生(TCS)的吸附特性,探讨了吸附时间、初始浓度、溶液p H值和温度等因素对吸附过程的影响.结果表明,CIP、TC、SMX和TCS在沉积物中的吸附过程均呈现先快速后缓慢的变化趋势,等温吸附平衡时间约为4 h.溶液p H值对CIP、TC和TCS的吸附过程具有显著影响,但对SMX的吸附影响较小.目标PPCPs吸附过程符合准二级反应动力学方程,吸附常数为4.89×10-3~1.96×10-2kg·(min·mg)-1.吸附等温线能较好地符合Freundlich方程和线性方程,高温不利于CIP和TCS吸附,而利于TC和SMX吸附.沉积物对CIP、TC和TCS的吸附能力较强,但对SMX吸附效果较差,当初始浓度为10 mg·L-1时,沉积物对CIP、TC、SMX和TCS的平衡吸附量分别可达702.8、733.1、54.7和695.0 mg·kg-1.     

两种纳米颗粒对沸石吸附环丙沙星的影响

为了探明纳米颗粒（NPs）共存对抗生素在黏土矿物上的吸附的影响,以沸石为供试黏土矿物,环丙沙星（CIP）为目标污染物,研究了不同温度、 pH值和离子强度条件下,纳米氧化锌（ZnO NPs）和纳米二氧化钛（TiO₂ NPs）这2种NPs对沸石吸附CIP的影响,并结合沸石的表面特征探讨不同类型NPs对CIP吸附的影响机制.结果表明,除5 mg·L^-1ZnO NPs共存时,轻微促进了CIP的吸附,其他NPs浓度均对CIP产生不同程度的抑制,抑制程度表现出TiO₂ NPs>ZnO NPs的顺序;随温度升高,NPs的存在增强了沸石对CIP吸附的增温正效应;当离子强度由0.001mol·L^-1增加到0.01mol·L^-1时,CIP的吸附量下降,但2种NPs的存在均减弱了离子强度的负效应;溶液pH会影响CIP的存在形态和NPs的性质,进而影响CIP的吸附.沸石对单一CIP的吸附存在静电引力、氢键和孔径填充作用,ZnO NPs主要通过静电引力竞争吸附位点对CIP吸附产生影响,而TiO     

Assembly of SPS/MgSi assisted by dopamine with excellent removal performance for ciprofloxacin

In this work, magnesium silicate-based sulfonated polystyrene sphere composites (SPS/MgSi) were synthesized by one-step (SMD1) and two-step (SMD2) methods. For SMD1, MgSi particles were densely assembled on the surface of SPS, assisted by complexation between Fe³⁺ and hydroxyl phenol. For SMD2, SPS/SiO₂ was firstly obtained by the same method as SMD1, and then SPS/SiO₂ was transformed directly to SPS/MgSi under hydrothermal conditions. Therefore, MgSi obtained by the two-step method had an interwoven structure. Compared to SPS, MgSi and SMD1, SMD2 presented a larger specific surface area and more negative surface charges. Therefore, SMD2 showed superior adsorption performance toward CIP with concentrations of 5, 10 and 50 mg/L, and for 50 mg/L, the equilibrium adsorption capacity could reach 329.7 mg/g. The adsorption process is fast and can be described by the pseudo-second-order kinetic model. The relationship between pH value and Zeta potential demonstrated that electrostatic interaction dominated the adsorption process. In addition, competitive adsorption showed that the effect of Na⁺ was negligible but the effect of Ca²⁺ was dependent on its concentration. Humid acid (HA) could slightly promote the absorption of CIP by SMD2. After five rounds of adsorption-desorption, the equilibrium adsorption capacity of SMD2 still remained at 288.6 mg/L for 50 mg/L CIP. Notably, SMD2 presented likewise superior adsorption capacity for CIP with concentrations of 10 and 50 mg/L in Minjiang source water. All the results indicated that this synthesis method is universal and that SMD2 has potential as an adsorbent for CIP removal from aquatic environments.     

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).     

快速高效去除微囊藻的GO/QPEI复合纳米材料

本研究合成了一种新型高效的去除铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的氧化石墨烯/季铵盐聚乙烯亚胺(GO/QPEI)纳米复合材料.GO/QPEI在pH为4~10的条件下都具有高效去除M.aeruginosa的能力,其去除能力在2 min内可达96%以上.GO/QPEI对微囊藻的吸附更符合Freundlich方程,最大吸附量为5.58×1011cells·mg-1.吸附动力学表明GO/QPEI的假二级吸附反应.GO纳米片和QPEI的协同效应是其高效去除微囊藻的主要机制.     

复合磁性纳米凝胶球对典型抗生素的吸附特性

以复合磁性纳米凝胶球(Fe₃O₄@PVA-SA-PAC)为吸附剂,探究其对水中磺胺甲噁唑(SMX)、环丙沙星(CIP)、甲氧苄啶(TMP)抗生素类污染物去除效果,并分析pH、投加量、污染物初始浓度、吸附时间等因素对吸附过程的影响。结果表明:pH=3时最有利于抗生素吸附;吸附量随着初始浓度增大而上升,随着投加量增加而下降;3种抗生素吸附表现为物理吸附和化学吸附共存、均质单分子层吸附与非均质多分子层吸附共同作用的状态。其中SMX与CIP吸附更符合准二级动力学模型,而TMP更符合准一级动力学模型;温度为308 K时,Langmuir与Freundlich方程均达到较高拟合度(0.938≤R2≤0.998),此时SMX、TMP和CIP的最大吸附量分别为47.188,59.649,96.468 mg/g;竞争性吸附试验表明复合凝胶球可同时吸附多种目标抗生素污染物,具备良好吸附应用前景。     

硫酸盐还原菌活性污泥胞外聚合物对环丙沙星的吸附机制

胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)是微生物污泥的重要组成部分,在废水生物处理过程中起着至关重要的作用.通过上流式硫酸盐还原反应器(sulfate-reducing up-flow sludge bed,SRUSB)的连续运行和批次实验评价了硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)活性污泥对环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的去除以及EPS在CIP去除过程中所起的重要作用.结果表明,SRB污泥可通过吸附和生物降解有效去除CIP,其中吸附是主要去除途径,EPS在吸附过程中起到重要作用.采用三维荧光光谱结合平行因子分析探究了SRB活性污泥的EPS与CIP结合的机制;采用傅里叶红外光谱分析鉴定了EPS中参与CIP结合的主要官能团.EPS主要通过静态猝灭与CIP结合形成EPS-CIP复合物,其中色氨酸和酪氨酸类蛋白质是EPS中主要参与CIP结合的物质,结合常数分别为1.43×104L·mol~(-1)和1.02×104L·mol~(-1);红外分析表明,羟基、氨基和羧基是EPS中主要参与CIP结合的基团.实验结果揭示了SRB污泥的EPS与CIP结合的机制,有助于更好地理解EPS在SRB污泥系统去除CIP,以及其他有机微污染物的过程中所起的重要作用.     

石墨烯基磁性复合材料吸附水中亚甲基蓝的研究

建立了一种超声辅助共沉淀法制备磁性Fe3O4/氧化石墨烯(Fe3O4/GO)纳米粒子.透射电镜和磁滞回线研究表明,该复合物具有小的颗粒尺寸和超顺磁性.该磁性纳米材料可以吸附废水中的染料亚甲基蓝,实验研究了溶液pH值、吸附剂的用量、时间和温度对亚甲基蓝去除率的影响.结果表明,pH值在6~9范围内,Fe3O4/GO都能高效地吸附亚甲基蓝.反应过程在前25 min反应速率很快,到180 min内达到吸附平衡.该磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程,吸附过程是一个自发和吸热过程.该吸附材料对亚甲基蓝吸附容量高,在313 K时Fe3O4/GO的饱和吸附量为196.5 mg·g-1.另外,可以方便地通过外部磁场分离回收吸附剂,利用过氧化氢可以再生重复使用,是一种优良的吸附染料废水的材料.     

磁性氧化石墨烯制备及去除水中刚果红的研究

采用Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),采用化学共沉淀法把铁氧化物纳米粒子覆盖在GO上制成磁性氧化石墨烯(MGO),并把MGO用作吸附剂去除水中阴离子染料刚果红.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位仪和磁强计对MGO进行了表征.研究了吸附动力学,吸附等温线及初始pH值,离子强度对吸附的影响.考察了MGO对自来水中刚果红的去除效果.结果表明,GO具有片状的二维纳米结构,表面有许多的褶皱;当pH3.5,吸附剂表面带负电荷,等电点为3.5;MGO的饱和磁化强度为31.2emu/g,足够从水溶液中分离出来.刚果红的吸附符合准二级动力学模型,且在吸附时间为7h内基本达到吸附平衡.在超纯水中最大吸附容量高达140.6mg/g,且吸附量随pH值升高先增加再降低,当pH4~5达到最大值.MGO对自来水中刚果红的最大吸附容量为287.6 mg/g,为在超纯水中的2倍,表明MGO对刚果红具有很好的去除效果.     

复合吸附材料TLA的制备及其砷氟共除性能的研究

以硫酸钛、硝酸镧和活性炭为原料,制备了新型的TLA复合吸附剂.比较了TLA和活性氧化铝除砷除氟吸附等温线、吸附动力学和pH对除砷除氟效果的影响;通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对吸附剂进行了表征,并对吸附机理进行了探讨.结果表明,TLA对砷氟的吸附容量显著优于活性氧化铝.在pH为7,砷氟单独存在时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是30.3mg.g-1和27.8mg.g-1;当砷氟共存时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是25.1mg.g-1和17.0mg.g-1.TLA对砷、氟的吸附符合拟二级动力学方程.溶液pH值显著影响砷、氟去除效果.电荷分布多位络合模型(Charge-distribution multisite complexation model,CDMUSIC)能准确模拟砷、氟的吸附行为.