铁锰氧化物及其复合材料的研究进展

在环境治理修复技术中,铁锰氧化物因其较高比表面积和较强的吸附性能而被广泛应用于环境污染治理领域,近年来铁锰氧化物与沸石、石墨烯、生物炭、硅藻土、陶粒等相结合制备成铁锰氧化物复合材料并应用于环境污染治理领域研究也被相继报道。该文综述了铁锰氧化物及其复合材料的制备方法、应用和展望;总结了其在水污染治理中对去除重金属离子、有机污染物以及磷酸根、硝酸根等其它污染物的应用研究;归纳了其在大气污染防治和土壤修复中的应用研究;综述了其去除环境污染物的机理。认为铁锰氧化物及其复合材料在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。     

毛竹基Fe-Co/C复合材料对水体中阿特拉津的去除

以毛竹为载体、铁钴复合盐溶液为前驱体,采用水热浸渍法制备了毛竹基Fe-Co/C复合材料,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和比表面积分析仪(BET)对样品进行了表征分析。通过批量实验研究了Fe-Co/C复合材料对阿特拉津的吸附特性。该吸附材料对水体中阿特拉津显示了良好的吸附性能。在阿特拉津初始浓度为10.0 mg/L,溶液pH为7.0,吸附剂用量为0.4 g/L,反应温度为25℃时,阿特拉津的平衡吸附量为21.89 mg/g。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。热力学结果表明,Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附是自发吸热过程。红外结果表明,氢键是Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附的主要作用力,孔隙效应和л-л电子共轭作用也可能促进复合材料对阿特拉津的吸附。     

白果壳遗态Fe/C复合材料对水中磷的吸附特征

为研究PBGC-Fe/C-G（白果壳遗态Fe/C复合材料）对水中磷的吸附特征,以PBGC-Fe/C-G为吸附剂,对吸附剂投加量、溶液体系pH、初始磷质量浓度、温度和吸附剂粒径为影响因素进行静态吸附试验分析,并结合SEM、EDS、XRD和FT-IR等手段对吸附前、后材料进行表征,以揭示PBGC-Fe/C-G的吸附除磷机制.结果表明:①当初始磷质量浓度 < 10 mg/L、吸附剂投加量为0.2 g/（50 mL）、溶液为酸性（pH=3）、反应温度为45℃、吸附剂粒径 < 0.149 mm时,吸附效果最佳,吸附量达1.62 mg/g.②准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能较好地模拟PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程.③热力学结果显示,ΔG < 0、ΔS>0和ΔH>0,说明PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程是自发、熵增的吸热过程.研究显示,PBGC-Fe/C-G吸附除磷主要通过配位作用、静电引力、等电荷离子交换和物理作用4种协同完成,其中Fe活性位与磷酸根离子的配位反应为主要的反应过程.      

毛竹遗态Fe/C复合材料对As(Ⅴ)污染土壤的钝化修复性能

选择广西红壤为背景土壤,以自制毛竹遗态Fe/C复合材料（PBGC-Fe/C）为钝化剂,对As（Ⅴ）污染土壤进行钝化修复,结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（FT-IR）的表征结果对钝化机制展开分析.结果表明：PBGC-Fe/C能有效钝化修复高浓度As（Ⅴ）污染土壤,在投加比例为5%、含水量为25%和材料粒径为100目的条件下,PBGC-Fe/C对500 mg·kg^-1和1000 mg·kg^-1As（Ⅴ）污染土壤的稳定率分别可达80.95%和73.49%;毛竹炭遗态结构有吸附点位多的优势,酸性条件有利于土壤中As（Ⅴ）的钝化.PBGC-Fe/C不仅可吸附固定砷,同时可促使砷的形态转向稳定化,化学络合和离子交换在钝化修复过程中起主要作用.     

桉树遗态磷灰石材料对铅污染土壤的钝化修复效应

以自制桉树遗态羟基磷灰石复合材料(PBGC-HAP/C)为钝化修复剂,探究PBGC-HAP/C对铅污染土壤的修复影响过程和机制.结果表明,随着钝化剂的投加比例增大和钝化时间延长,钝化效果逐渐上升;钝化剂粒径减小有利于钝化效果提升.pH对钝化有较大的影响,随pH升高,钝化效果呈上升趋势,碱性环境下对铅含量为500 mg·kg~(-1)土壤的钝化率可以达到99%以上;含水率的增加有利于钝化效果提升,但贡献效果较小;结合作用前后材料的XRD、 FT-IR和XPS等对比分析得知, PBGC-HAP/C对铅的钝化作用主要通过吸附作用、化学配合作用和离子交换沉淀作用, pH值可间接增强其钝化效应.     

纳米钯铜改性毛竹炭三维电催化还原水中硝酸盐氮的机理研究

为揭示三维粒子电极对电催化还原水中硝酸盐氮(NO₃-N)的贡献及机理,以毛竹生物炭为模板,通过钯铜盐浸渍、焙烧及氢气有限表面还原等手段,制备了纳米钯铜改性毛竹炭(Nano-Pd/Cu-BC),以其为三维粒子电极搭建三维电催化还原体系,以强化传统电催化还原体系(无三维粒子电极)对NO₃-N的去除效果. 结果表明:①制备的Nano-Pd/Cu-BC保留了毛竹天然的遗态分级多孔结构特征,表面存在均匀分散的纳米Pd0和纳米Cu0金属粒子. ②三维电催化还原体系对水中NO₃-N具有更高的去除率,在反应240 min内,对NO₃-N的质量催化活性达0.069 mg/mg,较传统电催化还原体系提升5.35倍. ③三维电催化还原体系N₂的生成率为13.4%,较传统电极电催化还原体系提升2.84倍. 研究显示,采用Nano-Pd/Cu-BC搭建的三维电催化还原体系可以提升水中NO₃-N的去除率和N₂生成选择率.