锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

高卫国, 钱林波, 韩璐, 陈梦舫. 锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理[J]. 环境化学, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
引用本文: 高卫国, 钱林波, 韩璐, 陈梦舫. 锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理[J]. 环境化学, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
GAO Weiguo, QIAN Linbo, HAN Lu, CHEN Mengfang. Iron manganese minerals catalyzed Cr(Ⅵ) reduction by citric acid and its mechanism[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
Citation: GAO Weiguo, QIAN Linbo, HAN Lu, CHEN Mengfang. Iron manganese minerals catalyzed Cr(Ⅵ) reduction by citric acid and its mechanism[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51309214,21507138)资助.

Iron manganese minerals catalyzed Cr(Ⅵ) reduction by citric acid and its mechanism

  • Fund Project: Supported by the National Science Foundation of China (51309214, 21507138).
  • 摘要: 本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe2O4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe2O4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe2O4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-FeMn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g-1,且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe2O4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L-1.在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol· L-1柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe2O4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-13
  • 刊出日期:  2018-07-15
高卫国, 钱林波, 韩璐, 陈梦舫. 锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理[J]. 环境化学, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
引用本文: 高卫国, 钱林波, 韩璐, 陈梦舫. 锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理[J]. 环境化学, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
GAO Weiguo, QIAN Linbo, HAN Lu, CHEN Mengfang. Iron manganese minerals catalyzed Cr(Ⅵ) reduction by citric acid and its mechanism[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302
Citation: GAO Weiguo, QIAN Linbo, HAN Lu, CHEN Mengfang. Iron manganese minerals catalyzed Cr(Ⅵ) reduction by citric acid and its mechanism[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(7): 1525-1533. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017101302

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

  • 1.  中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京, 210008;
  • 2.  中国科学院大学, 北京, 100049
基金项目:

国家自然科学基金(51309214,21507138)资助.

摘要: 本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe2O4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe2O4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe2O4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-FeMn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g-1,且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe2O4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L-1.在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol· L-1柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe2O4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.

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