一步法制备纳米Fe@SiO_2及其处理含Pb(Ⅱ)废水性能的研究

采用液相还原与改进的Stbr法相结合的方法,一步制备出具有核壳结构的纳米复合材料Fe@SiO_2,通过XRD、TEM表征了该纳米复合材料的性能,并将制备的Fe@SiO_2用于废水中Pb(Ⅱ)的还原去除,考察不同硅酸乙酯(TEOS)添加量对其去除效果的影响。结果表明:Fe@SiO_2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO_2层包覆球形纳米零价铁(NZVI),NZVI粒径主要分布在25~50nm之间;随着TEOS投加量的增加,SiO_2层变厚,NZVI核具有更好的分散性;与未包覆NZVI相比,Fe@SiO_2对废水中Pb(Ⅱ)的去除效果显著提高,当TEOS投加量为10mL时,所制备的Fe@SiO_2对废水中Pb(Ⅱ)的去除效果最好,在反应120min时吸附废水中Pb(Ⅱ)可达600mg/g,而未包覆型NZVI对废水中Pb(Ⅱ)的去除量仅为264.6 mg/g。利用Design Expert软件中的响应曲面法(RSM)对Fe@SiO_2处理含Pb(Ⅱ)废水的条件进行了优化,通过逐步回归分析建立相应的二次响应面模型,分析模型得到Fe@SiO_2处理含Pb(Ⅱ)废水的最佳条件。结果表明:pH值和反应时间对废水中Pb(Ⅱ)去除效果的影响最大,最佳pH值为5,最佳反应时间为98min;而Fe@SiO_2投加量和Pb(Ⅱ)浓度对废水中Pb(Ⅱ)去除效果的影响不太明显,最佳Fe@SiO_2投加量为1.00g/L,最佳Pb(Ⅱ)浓度为300mg/L。