CTAB作用下绿色合成纳米铁的制备及降解孔雀绿

化学合成纳米铁存在成本高和二次污染等问题,探寻低成本、环境友好的合成方法是纳米技术在环境修复中的研究热点之一.本课题组前期采用绿茶提取液(GTE)还原Fe2+合成纳米铁颗粒(Fe NPs),发现GTE合成的Fe NPs易被氧化和团聚.本文采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对绿色合成纳米铁形貌和粒径进行改善,提高了纳米铁颗粒的分散性和抗氧化性.通过SEM、XRD、FT-IR、UV-vis等表征手段对GTE合成的Fe NPs和CTAB作用下合成的Fe NPs的微观结构表征以及对孔雀绿降解效果对比表明:CTAB作用下合成的Fe NPs分散均匀,CTAB的包覆提高了Fe NPs的稳定性,从而提高了Fe NPs的反应活性.GTE合成的Fe NPs对孔雀绿的去除率为75.66%,而CTAB作用下绿色合成的Fe NPs的去除率高达91.06%.最后,提出了CTAB作用下GTE合成Fe NPs的可能机理.     

反应气氛对绿色合成纳米铁的组分及其活性的影响

成本低廉和无二次污染的"绿色"合成纳米材料是发展原位纳米环境修复技术的前沿研究课题之一.本文以绿茶提取液为还原剂和稳定剂进行"绿色"合成纳米铁,探讨在不同的气氛下"绿色"合成的纳米铁颗粒的主要成分,以期为调控合成纳米铁系材料提供基础研究.首先,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段对不同反应气氛下合成的纳米铁颗粒的表面微观形貌、尺寸和价态结构进行分析.结果发现,在通入N2情况下,合成的纳米铁颗粒粒径为(84.7±11.5)nm,其主要成分以纳米零价铁为主;在通入空气情况下,合成的纳米铁粒径为(117.8±26.2)nm,其主要成分是纳米零价铁、氧化铁和四氧化三铁的混合物;通入O2时,合成的纳米铁粒径为(141.2±26.3)nm,其主要成分以四氧化三铁为主.其次,评价在不同气氛条件下合成纳米铁颗粒对去除亚甲基蓝(MB)的反应活性.结果表明,在反应温度313 K下降解初始浓度为50 mg·L-1的MB溶液,反应5 min时已达到平衡,通入N2合成的纳米铁降解MB,去除率高达98.7%,而通入O2合成的纳米铁反应效率低,对MB的去除率仅为65.3%.最后,从以上发现提出不同气氛下可以调控"绿色"合成的铁系纳米材料成分,从而导致不同的纳米修复环境中污染物的能力.     

改性膨润土负载纳米零价铁处理水污染综述

文章综述了近来膨润土负载纳米零价铁的合成与改性方法,以及不同改性膨润土负载纳米零价铁对不同水相无机和有机污染物的还原降解情况,分析了膨润土的改性方法对纳米零价铁颗粒整体功能活性影响的特性和机理。总结了改性膨润土负载纳米零价铁技术尚需解决的问题和今后研究的发展方向。     

生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污染土壤技术研究进展

近年来,纳米零价铁颗粒（nZVI）应用于Cr（Ⅵ）污染修复治理技术研究备受关注。生物炭负载型纳米零价铁（nZVI@BC）作为纳米零价铁改性技术之一,具有低成本、易制备和修复效果优越等优点,但此技术应用于Cr（Ⅵ）污染土壤修复方面研究尚不多。生物炭（BC）主要通过植物秸秆热解生成,生物炭负载纳米零价铁（nZVI@BC）则通过生物炭与纳米零价铁在热解-液相还原法或一步热解法合成。制备的nZVI@BC能够有效解决纳米零价铁团聚和钝化等缺点,显著提高纳米零价铁（nZVI）利用率。综述了生物炭负载纳米零价铁（nZVI@BC）应用于修复Cr（Ⅵ）污染土壤反应机理和研究进展,总结出提升该材料性能的途径有:通过调整BC热解条件和改性BC以提升BC性能;适当的质量比（BC/nZVI）;使用聚乙二醇（PEG）、羧甲基纤维素（CMC）、污泥衍生的BC和茶多酚（TP）提高nZVI稳定性。nZVI@BC材料能够提高土壤中有机质含量,在Cr（Ⅵ）修复治理方面极具应用前景。     

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.     

废弃电容器油中多氯联苯的亚临界水还原脱氯

电容器油中的多氯联苯(PCBs)含有从二氯到五氯同族元素的多种同系物,对环境和人类健康具有潜在风险。通过化学还原合成纳米级零价铁(n-ZVI)粒子,并将其应用于在亚临界水中对多氯联苯的脱氯。合成的纳米铁颗粒的粒径在20~100 nm之间,比表面积34.1 m2/g。在330℃的亚临界水中处理1 h,纳米铁颗粒脱氯率超过40%,而铁粉脱氯率只有不到10%。纳米铁颗粒脱氯产物主要是苯基和低氯代联苯,而铁粉脱氯产物中仅能检测到少量的低氯代联苯。因此,在亚临界水通过离解提供氢源的条件下,纳米铁具有较铁粉更好的脱氯效果。     

活性炭/纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用

纳米零价铁在重金属去除领域应用前景广阔。为了大批量、低成本地制备纳米零价铁,本文采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁,通过X射线衍射分析对产物的结构进行了表征,并初步探讨了制备的纳米零价铁/活性炭复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果。结果表明,通过自行设计的电沉积装置,成功地在颗粒活性炭上沉积了纳米零价铁颗粒。制备的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果良好。电化学沉积法制备纳米零价铁,技术可行,成本低廉,在重金属去除领域具有较大的应用潜力。     

超声辅助纳米铁降解酸性红G的实验研究

通过硼氢化纳还原法制备了铁纳米颗粒,并用十二烷基硫酸钠对其进行保护。所得铁纳米颗粒大小在13nm左右,体心立方相。对比了在机械搅拌和超声辅助条件下纳米铁对酸性红G的降解率,超声条件下纳米铁和微米铁对酸性红G的降解率,以及纳米铁投加量、pH值对酸性红G降解率的影响。结果表明,超声辅助下,pH=6～7时,4min内纳米铁对酸性红G有较高的降解率。机理分析表明超声辅助条件下纳米铁对酸性红G的降解主要是超声分散下纳米铁的还原作用得到提高以及纳米铁氧化产物的絮凝作用。     

金银合金纳米颗粒的可控合成及其光催化性能

以果糖为还原剂和表面活性剂,可控合成了平均粒径小于14.6nm的金银（Au-Ag）合金纳米颗粒.基于一步法,改变合成时间（1~8min）,Au-Ag合金纳米颗粒的成分及其表面等离子共振（SPR）波长被连续调控.采用UV-Vis、EDX、ICP、XPS、TEM、HR-TEM和SAED等分析手段对Au-Ag合金纳米颗粒进行表征,发现制备的合金纳米颗粒具有均匀的成分和合金结构.由于Au、Ag两元素的协同作用,Au-Ag合金纳米颗粒在4-硝基苯酚的光催化降解反应中表现出了优异的光催化活性和稳定性.除了改变Au-Ag合金纳米颗粒的添加量,光催化反应的动力学速率常数还可通过改变合金成分来线性调节.基于可控合成,动力学速率常数甚至可通过Au-Ag合金纳米颗粒的合成时间来线性调控.上述控制动力学速率常数的方法可为其他的光催化反应提供参考.     

纳米镍/铁和铜/铁双金属对四氯乙烯脱氯研究

以实验室合成的纳米双金属颗粒(Ni/Fe和Cu/Fe)为反应材料,对四氯乙烯(PCE)进行脱氯试验研究.纳米金属颗粒(直径范围在1～100nm)比表面积比微米级铁颗粒高数十倍.结果表明,纳米Ni/Fe和Cu/Fe对四氯乙烯有明显的脱氯作用,且脱氯反应符合准一级反应动力学方程;在作为还原剂的铁表面镀上一薄层起催化作用的金属Ni或Cu,催化剂的存在大大降低脱氯反应活化能,提高了脱氯速率,并减少氯代副产物的产量.与零价铁及微米级双金属系统(Ni/Fe,Cu/Fe)相比,纳米颗粒对PCE的脱氯速率有明显提高,尤其是纳米Ni/Fe,标准化反应速率常数KSA为4.283 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Ni/Fe系统快33.23倍和11.59倍.纳米Cu/Fe标准化反应速率常数KSA为1.194 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Cu/Fe双金属系统快9.26倍和5.24倍.在相同条件下,纳米Ni/Fe脱氯速率常数KSA是纳米Cu/Fe的3.59倍.     

Preparation of nanoparticles with an environment-friendly approach

Developing various approaches for preparing high performance materials has long been topics and tasks both for scientists and for engineers.Despite that many methods have been developed for preparing nanomaterials,developing simple and environment-friendly ways for preparing nanomaterials is very attractive.A simple approach of synthesizing Fe3O4 nanoparticles by arc-discharge submerging in water was reported.The results showed that by this method Fe3O4 nanoparticles can be synthesized in large scale.The as-prepared Fe3O4 nanoparticles exhibit uniform spherical shape and their diameters varied with arc-discharging parameters.The experimental results showed that the size of the synthesized Fe3O4 nanoparticles can be controlled through adjusting the processing parameters.Since no vacuum system has been used,the synthesizing process is greatly simplified.In addition,only cheap deionized water and industrial iron bar are used and no pollution or harmful by-products are found in the synthesis process.It indicated that the present approach is a simple,low-cost and environment-friendly for preparing nanoparticles.     

臭氧对中温循环冷却水系统的缓蚀性能研究

循环冷却水系统中普遍存在结垢腐蚀现象,目前常用的解决方法是在系统中加入缓蚀阻垢药剂,臭氧(O3)对循环水冷却系统同时具备阻垢、缓蚀、杀菌等多重功能。采用臭氧处理中温循环冷却水,研究在不同臭氧投加量时系统的腐蚀情况,确定最佳投加量。结果表明:当臭氧投加量为4.5 mg/L时,20碳钢和铸铁的缓蚀能力最佳。20碳钢腐蚀率最低为0.228 mm/a,比空白对照组降低了75%;铸铁的最低腐蚀率为0.282 mm/a,比空白对照组降低了61.5%。当臭氧投加量为9.0 mg/L时,镀锌试片的腐蚀率在0.206~0.275 mm/a,比空白对照组降低了38.2%左右,缓蚀效果较为明显。     

钢铁渣粉在混凝土中的应用研究

为提高钢铁渣综合利用率,考察了钢铁渣粉作混凝土掺合料对混凝土抗压强度、工作性及对大体积混凝土温升的影响,并介绍了应用钢铁渣粉的工程项目。试验及工程应用表明,钢铁渣粉作混凝土掺合料,在相同胶凝材料用量下可显著提高混凝土抗压强度,在保证设计强度要求下可降低胶凝材料用量。此外,钢铁渣粉作混凝土掺合料能提高混凝土的工作性及施工性能,并可能降低混凝土内部温升,是一种新型的混凝土掺合料。     

Synthesis of nanoiron by microemulsion with Span/Tween as mixed surfactants for reduction of nitrate in water

Denitrification of nitrate in groundwater using iron nanoparticles has received increasing interest in recent years. In order to fabricate iron nanoparticles with homogeneously spherical shape and narrow size distribution, a simple and “green” method was developed to synthesize iron nanoparticles. The conventional microemulsion methods were modified by applying Span 80 and Tween 60 as mixed surfactants. The maximum content of water in the Water-in-oil (W/O) microemulsion and its appropriate forming conditions were found, and then the microemulsion system consisting of saturated Fe²⁺ solution was used to synthesize α-Fe ultrafine particles by redox reaction. The nanoparticles were characterized by using powder X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The results show that the average diameter of the particle is about 80–90 nm. The chemical activity of the obtained iron nanoparticles was studied by the denitrification experiment of nitrate. The results show that under the experimental conditions, iron removed most of the 80 mg/L nitrate within 30 min. The mass balance of nitrate reduction with nanoscale Fe indicates that endproducts are mainly ammonia. Two possible reaction pathways for nitrate reduction by nanoscale iron particles have been proposed in this work. __________ Translated from Chemical Journal of Chinese Universities, 2006, 27(4): 672–675 [译自: 高等学校化学学报]     

含锌钢铁冶金固体废弃物提取金属元素的试验研究

根据含锌钢铁冶金固体废弃物的基本特性,提出了火法冶金-湿法冶金联合提取钢铁冶金固体废弃物中Fe、Zn等金属元素的工艺流程,并通过实验对该工艺流程的回收效率进行了验证。实验结果表明:该工艺能够实现冶金固体废弃物中Fe、Zn等金属元素的分离提取,而且能够合理地利用C元素。获得的金属铁中全铁含量能够达到95.52%,金属铁含量为94.81%,铁回收率为91.53%;锌纯度高达99.41%,回收率为93.82%。     

利用绿矾开发超细氧化铁颜料的研究进展

硫酸法钛白副产物硫酸亚铁可用于制备细氧化铁颜料，该文主要评述利用绿矾开发超细绿化铁颜料的净化方法，颜料制备及其工艺条件对粒子形态的影响，认为此法既有利于环境保护，又能为废为宝，值得介绍推广。     

海藻酸钠/β-环糊精固定化纳米Fe~0去除重金属的性能研究

针对纳米Fe0在空气中易被氧化的问题,应用海藻酸钠、β-环糊精对纳米Fe0进行协同固定化,考察了原料配比、交联剂浓度等对凝胶球性能的影响,并对固定化纳米Fe0材料的稳定性进行了考察。实验结果表明:以1.5%SA、0.5%β-CD为原料,4.0%Ca Cl2为交联剂制备的固定化纳米Fe0具有较高的反应活性;固定化Fe0对Pb2+的去除效率明显高于Cd2+,反应4 h,200 mg/L的Pb2+去除率可达99.3%,主要通过凝胶球与Fe0联合作用去除。该材料保存120 d后仍具有较高的反应活性。     

基于铁泥的磁性水处理材料制备及应用进展

近年来,固体废弃物铁泥（赤泥、水处理含铁残渣和富铁污泥）已被广泛用于水环境中污染物的去除,但从水环境介质中分离粉末状铁泥的困难导致其作为水处理材料无法大规模应用,而将铁泥制备成易于分离回收的磁性材料是解决此瓶颈的有效策略之一.根据国内外现有铁泥基磁性材料的研究,总结了铁泥基磁性材料的制备方法,包括热分解法、水热与溶剂热法、共沉淀法、还原焙烧法和碳化法等一系列方法,并指出目前常用的制备方法为热分解法、水热与溶剂热法和共沉淀法.另外,还归纳了这些磁性材料作为吸附剂和催化剂在水处理中的性能和应用.总体来看,铁泥基磁性材料可以较好地吸附水中的重金属和有机污染物,主要的吸附机制为络合作用、静电作用、还原、阳离子交换和沉淀.作为催化剂可以通过产生强氧化性物质SO^-₄·和·OH,来高效氧化降解有机污染物.虽然目前已经有很多关于铁泥基磁性材料制备和应用的研究,但由于原材料铁泥含有较多杂质,所以由铁泥制备的磁性材料本身也有一定的杂质.因此,未来仍需加强对铁泥基磁性材料安全性的研究,以此来进一步确保其可作为环境友好型材料用于水环境修复.     

铁尾矿在水泥基材料中的再利用研究进展

铁尾矿堆存量大、利用率低,是世界上主要的尾矿固体废弃物之一,如何提高铁尾矿资源的综合利用率,是各国学者研究和改善生态环境的重点方向。文章综述了铁尾矿在混凝土、轻质墙体材料、砂浆、水泥原料等水泥基材料的研究进展,并对目前存在的问题和今后的研究利用方向提出了建议。     

树脂基纳米零价铁复合材料的制备及其去除重金属铅Pb(Ⅱ)的性能研究

凭借着优越的还原活性,纳米零价铁在环境污染治理和修复领域应用广泛。通过将纳米零价铁(n ZVI)颗粒负载到大孔阴离子和阳离子交换树脂上,成功制备出2种树脂基纳米零价铁复合材料。研究了2种复合材料及其载体对水溶液中Pb(Ⅱ)的去除性能,考察了不同载体功能基团对复合材料去除Pb(Ⅱ)性能的影响。结果表明:以大孔阴离子交换树脂为载体的D001-Fe0复合材料因具有离子交换和化学还原双重作用,对Pb(Ⅱ)的去除效率高、速率快。