纳米零价铜活化分子氧降解水中恩诺沙星

采用纳米零价铜(nanoscale zero-valent copper,nZVC)活化分子氧对水中恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)的去除进行了系统研究.通过表征可以发现,纳米铜粉比表面积高于微米级铜粉,无孔隙结构,表面粗糙且容易团聚.纳米级ZVC活化分子氧的性能明显优于微米级ZVC,这主要归因于其较大的比表面积,更容易被腐蚀.通过探究活化机制可以发现,活化分子氧产生的H_2O_2和表面腐蚀产生的Cu+构成了新型类Fenton体系,持续释放的羟基自由基是造成水中ENR高效去除的主导活性物种;同时,反应过程中产生的超氧自由基能够促进Cu2+还原成Cu+,从而加速ENR的去除过程.反应条件对nZVC活化分子氧降解ENR有一定的影响,较高的nZVC投加量、较低ENR浓度、较高的反应温度以及强酸性条件均有利于ENR的去除.     

纳米零价铁降解水中四氯化碳的试验研究

以四氯化碳为目标污染物,研究了不同因素对自制纳米零价铁降解水中四氯化碳的影响,并对反应产物及可能的反应路径进行了探讨.结果表明,自制纳米零价铁对四氯化碳有很好的降解效果.在pH=3和30℃的条件下,当初始四氯化碳浓度为2.0 mg·L~(-1),纳米零价铁浓度为1.0 g·L~(-1)时,去除率高达96.7%.纳米零价铁降解四氯化碳的酸碱适应范围较大(pH值3~9).随着温度升高和纳米零价铁投加量的增大,四氯化碳降解率显著提高.该反应符合一级动力学,且反应活化能较低,反应易于进行.     

碳纳米管负载零价铁活化PMS降解水中双酚A

文章通过液相还原法制备多壁碳纳米管负载零价铁(MWCNTs-nFe~0),采用X射线衍射仪、扫描电镜,扫描透镜及比表面积测试仪对复合材料进行了表征分析。并用MWCNTs-nFe~0活化过一硫酸盐(PMS)降解水体中的双酚A(BPA),考察了不同条件下BPA降解效果的变化。实验表明,当PMS的浓度或MWCNTs-nFe0投加量的增加时,BPA的降解率增加;在pH=3～7的范围内,随着pH的降低反应速率增加;无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、HPO_4~(2-))对降解率有不同程度的抑制作用。通过LC-MS对中间产物和降解过程进行了分析,且MWCNTs-nFe~0在循环使用3次后,依然有较好的催化活性。     

纳米零价铁降解水中多溴联苯醚(PBDEs)及降解途径研究

纳米零价铁(nZVI)法是多溴联苯醚(polybrominated biphenyl ethers,PBDEs)脱溴的有效方法.其反应动力学与途径对阐明PBDEs降解机制具有重要意义.本研究采用液相还原法制备的nZVI,在含有表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)的条件下,46 h内完全降解商用八溴联苯醚(octa-BDE)混合物中高溴代物质(7~9个溴代的同系物),其降解过程符合类一级反应动力学(pseudo-first-order)方程,平均降解速率常数(k)为0.106 h-1.本研究利用数量结构保留关系(quantatitivestructure retention relationship,QSRR)模型建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法.通过混标中39种PBDEs各标准物在气相色谱中的保留时间,再以BDE47和BDE183的平均保留时间归一化后得到每种标准物的相对保留时间(relative retention time,RRT),再将数据库中的相对保留时间指数(relative retention time index,RRTI)与实验测得的相对保留时间拟合,得到QSRR模型.利用该模型对octa-BDE降解产物进行定性分析,推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径.结果表明,nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中,间位的溴原子最容易被取代.     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

纳米零价铁对水中芴的去除研究

研究了实验室自制的纳米零价铁在不同投加量、初始浓度、pH及温度条件下,对芴溶液的吸附效果、吸附等温线及吸附动力学.结果表明,随着纳米铁投加量的增加,芴的去除率升高;增加芴的初始浓度,去除率则相应下降,同时平衡吸附量增加.另一方面,纳米铁对芴的吸附能力随pH的升高而下降;温度为15~35℃时,芴的平衡吸附量随温度的升高而增加,但变化不大.纳米铁对芴的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁对芴的吸附过程很好地符合准二级速率方程,吸附速率随芴初始浓度的增大而减小,平衡吸附量随芴初始浓度的增大而增大.除上述结果以外,本文还对此反应体系的吸附机理进行了初步探讨.     

有机凹凸棒石负载纳米零价铁去除水中六价铬

以黏土为载体负载纳米零价铁（nZVI,nanoscale zero-valent iron）可改善零价铁颗粒的团聚行为,增强其反应性.在负载过程中铁和黏土用量比例不同,对nZVI颗粒团聚和反应性的影响也不同.以有机凹凸棒石（CTMAB/A）为载体,采用液相还原法在1：3和1：5两种铁土质量比条件下制备负载型纳米零价铁复合材料CTMAB/A-nZVI-3和CTMAB/A-nZVI-5.利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了两种负载样品和不添加黏土载体时nZVI的分散差异,并通过X射线光电子能谱仪（XPS）分析样品与Cr（VI）反应后的产物分布.结果表明：降低负载反应时的铁土比能明显改善nZVI粒子的团聚现象、减小nZVI平均粒径、提高小粒径颗粒占比、增强其反应活性.小于10nm的nZVI颗粒在CTMAB/A-nZVI-3和CTMAB/A-nZVI-5负载nZVI总数中占比分别为3.60%和7.60%,在不负载的nZVI样品中占比为0.铁的投加量同为0.75g/L时,CTMAB/A-nZVI-5中铁对Cr（VI）去除率为86.20%,CTMAB/A-nZVI-3中为78.00%.     

纳米零价铁协同技术降解双氯芬酸试验研究

基于纳米零价铁(nZVI)的协同技术,采用nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2组合工艺研究不同投加组合情况下对双氯芬酸的降解效果,并通过nCaO_2的纯度分析,以及nCaO_2对H_2O_2释放动力学的研究,探讨同样投加水平下nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2组合工艺降解双氯芬酸的协同效应。结果表明:nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2 3种组合工艺均可实现对双氯芬酸的有效降解,同样投加水平下3种组合工艺对双氯芬酸的降解效果表现为nZVI nZVI/nCaO_2nZVI/H_2O_2,反应120 min后其对双氯芬酸的去除率依次为17.2%、60.5%、99.5%;基于nZVI的类芬顿体系对双氯芬酸的降解不是简单的还原或氧化作用,反应体系中ORP值由负变为正,nZVI形态的变化影响着体系对双氯芬酸的降解效果。     

零价铁激活过硫酸盐降解水中铬黑T特性

采用零价铁/过硫酸盐（Fe⁰/PS）高级氧化工艺降解水中有机染料铬黑T（EBT）,考察了不同体系（PS、Fe⁰、Fe⁰/PS）、PS与Fe⁰物质的量之比、无机阴离子（NO₃^-,CO₃^2-,Cl^-）、溶液初始pH值、温度以及天然有机物对EBT降解的影响.结果表明,Fe⁰/PS工艺降解EBT符合准一级反应动力学模型（R²>0.87）;和Fe⁰以及单独PS处理EBT相比,Fe⁰/PS能够高效降解水中的EBT,20min时EBT的去除率高达96.21%.PS/Fe⁰降解EBT的最佳物质的量之比为1：1.5.溶液中存在的NO₃^-,CO₃^2-以及天然有机物均对EBT降解有不同程度的抑制作用.EBT的降解速率随溶液初始pH值的增加逐渐减小.随着温度的增加,EBT降解速率满足先增加后减小的规律,其反应活化能（Ea）为43.98kJ/mol.EBT在实际水体中的去除率仍能够保持较高的水平.使用GC-MS识别出10种中间产物,并据此提出反应路径.ECOSAR模型分析表明EBT降解产物中小分子有机物的生态毒性高于其大分子有机物.     

零价钴活化过氧乙酸降解水中罗丹明B的研究

采用零价钴（ZVCo）活化过氧乙酸（PAA）降解水中罗丹明B（RhB）,探究了ZVCo/PAA体系中PAA的活化机理,并通过自由基淬灭实验,识别了体系中的主要活性自由基.同时,考察了溶液初始pH值、PAA浓度、ZVCo投加量及水中常见阴离子对ZVCo/PAA体系降解RhB的影响,并评估了ZVCo在活化PAA过程中的稳定性和可重复利用性.最后,研究了RhB在ZVCo/PAA体系中的降解机理.结果表明,在中性条件下, 大约98.3%的RhB可以在180 s内被ZVCo/PAA体系有效去除.在该体系中,ZVCo原位生成的Co²⁺对PAA活化起到了主要作用,有机自由基（CH₃C（O）O^?和CH₃C（O）OO^?）是该体系的主要活性物种.增加ZVCo投加量或PAA浓度可以提高RhB的降解效率,但过量的PAA对RhB的 去除有抑制作用.SO₄^2-、NO₃^-和Cl^–的存在几乎不影响ZVCo/PAA体系降解RhB,而HCO₃^-能够显著抑制RhB的去除.在重复使用4次后,ZVCo仍对PAA具有良好的活化效果,且其表面形貌和元素组成均未发生明显变化,表明ZVCo具有优异的稳定性和可重复利用性.RhB在ZVCo/PAA体系中的主要降解途径为其分子结构中共轭氧杂蒽基团的破坏.     

活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

零价铁活化过硫酸钠降解2-萘磺酸

近几年来,基于SO-4·的新型高级氧化技术逐渐成为水处理领域的研究热点。利用零价铁活化过硫酸钠产生SO-4·对水溶液中2-萘磺酸开展了降解研究。考察了零价铁投加量、过硫酸钠浓度、温度、p H值、腐殖酸、富里酸、硫酸盐及2-萘磺酸初始浓度对2-萘磺酸降解效果的影响。结果表明:温度升高,酸性或中性环境下有利于2-萘磺酸的降解;零价铁投加量为0.1 g/L、过硫酸钠浓度为3.0 mmol/L时,2-萘磺酸的降解率高达96.8%;腐殖酸和富里酸的存在有利于2-萘磺酸降解,硫酸钠的存在会抑制2-萘磺酸降解。研究表明:采用零价铁活化过硫酸盐降解技术去除水溶液中2-萘磺酸具有广阔的应用前景。     

超声波辅助壳聚糖/零价纳米铁降解酸性品红

用液相还原法制备的壳聚糖/零价纳米铁处理废水中染料——酸性品红,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和紫外可见光谱(UV-vis)等不同表征手段对颗粒物进行晶体结构、形貌与尺寸表征分析.结果发现,壳聚糖可与纳米铁形成稳定的包裹体,从而降低了纳米铁的团聚性并提高了纳米铁的反应性能及抗氧化性.在超声波辅助下,发现壳聚糖稳定纳米铁粒子对酸性品红有降解作用,置于空气中65 d后壳聚糖稳定纳米铁仍具有反应活性.在25℃、壳聚糖稳定纳米铁投加量0.4 g·L-1、溶液pH =4.96、酸性品红初始浓度100 mg·L-1的条件下,反应20 min内对酸性品红的脱色率超过99％,其降解过程符合表观一级反应动力学规律,反应的活化能为55.34kJ·mol-1,说明降解过程是化学控制过程.     

硫化纳米零价铁对PCB153的降解研究

硫化纳米零价铁(S-nZVI)是近年来兴起的一种纳米零价铁改性材料,已有研究发现其在重金属污染物去除方面具有较好的效果,而有关其对多氯联苯(PCBs)的反应活性目前尚未见报道.因此,本研究对比了采用前置硫化合成法制备的S-nZVI(S/Fe=0.103)、纳米零价铁(nZVI)和羧甲基纤维素稳定纳米零价铁(CMC-nZVI)3种纳米零价铁材料降解六氯联苯PCB153的反应动力学,研究了pH值、阴离子、腐殖酸(HA)等因素对该反应的影响,分析了反应前后材料表面性质的变化,探讨了脱氯路径和反应机理.结果表明,3种纳米零价铁材料对PCB153的降解反应符合准一级动力学,降解机理相似,降解效果依次为CMC-nZVInZVIS-nZVI.硫化改性降低了nZVI去除PCB153的反应活性,S-nZVI表面的硫铁化物并未直接参与PCB153降解反应,S-nZVI反应活性低的原因可能是硫铁化物的形成损耗了一部分Fe~0的还原能力.此外,与CMC-nZVI、nZVI不同,高pH更有利于S-nZVI对PCB153的降解,阴离子和HA对3种纳米零价铁活性的影响规律相似.研究结果可为S-nZVI在持久性有机污染物降解中的应用提供理论依据和技术支持.     

氧化石墨烯负载零价纳米铁吸附水中环丙沙星的研究

通过溶液还原法制备了氧化石墨烯负载零价纳米铁NZVI16-GO1(F16G1),并将其用于水中环丙沙星的去除.同时,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)和热重分析仪(TG)等手段表征了F16G1的结构、化学组成和微观形貌.结果发现,F16G1对水中环丙沙星具有良好的吸附性能;氧化石墨烯的引入可以有效降低零价纳米铁的自身团聚;F16G1与环丙沙星的吸附作用很大程度上受静电引力的影响.实验同时考察了p H值、反应时间、初始浓度、投加量等因素对F16G1吸附环丙沙星的影响.结果表明,在p H=4~5之间,溶液的p H值对吸附量没有明显影响;F16G1对环丙沙星的最大吸附量是656.66 mg·g-1;Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程.零价纳米铁的磁性使复合材料便于回收.     

纳米零价铁去除水中微量N-亚硝基二甲胺的研究

采用纳米零价铁催化降解水中微量N-亚硝基二甲胺(NDMA),并研究了溶解氧、纳米铁投加量、NDMA初始浓度、初始pH值、温度对纳米铁降解NDMA的影响.结果表明,纳米铁可以在中性厌氧条件下有效降解NDMA,作用效果远胜于普通铁粉;其对NDMA的去除速率随着纳米铁投加量的增加而增大,但与NDMA初始浓度无关;pH值降低或温度升高均有利于NDMA的降解.纳米铁降解NDMA存在一个启动期,启动期的长短与pH值和反应温度有关,提前活化纳米铁能有效提高反应速率.NDMA的降解产物主要是DMA和NH4+,其他产物如UDMH需进一步确认.     

蒙脱土负载硫化纳米零价铁降解有机污染物

通过一步法合成了蒙脱土负载硫化纳米零价铁(CSZVI),使用TEM、BET、XRD、XPS、接触角测量仪对CSZVI的表面物化性质和材料结构进行表征,重点探究了n(S)/n(Fe)对CSZVI去除有机污染物的影响。结果表明：蒙脱土负载有效抑制了硫化纳米零价铁(SnZVI)的团聚并降低了其粒径;在m(蒙脱土)/m(铁)=5时,CSZVI表现出最高的反应活性,在15 min内对氟苯尼考(FF)的降解效率达到100%;n(S)/n(Fe)为0.112时,CSZVI对2,4-二硝基甲苯(DNT)、对硝基苯酚(PNP)、FF、氯霉素(CAP)均表现出最高的反应活性,随着n(S)/n(Fe)增加,反应活性均表现出下降趋势;与纯水相相比,在V(水)/V(乙醇)=7∶3的共溶剂体系中,随着n(S)/n(Fe)增加其对相对亲水的PNP产生的抑制作用增大,而对相对疏水的FF所产生的抑制作用减小。研究结果证明,n(S)/n(Fe)增加会增强CSZVI的表面疏水性,从而提升对疏水污染物降解效率,降低对亲水污染物降解效率。     

纳米零价铁及其双金属体系对菲的降解研究

以实验室合成的纳米零价铁(n ZVI)及其双金属(n ZVI/Cu和n ZVI/Ni)为反应材料,对菲(Phenanthrene)的去除进行研究.表征结果表明:纳米颗粒平均粒径均为80~100 nm,主要以α-Fe0的形式存在.批实验结果表明,5 g·L-1的n ZVI,n ZVI/Cu和n ZVI/Ni对菲溶液均有去除效果,其去除效率依次为n ZVI/Nin ZVI/Cun ZVI.溶液初始p H为7.5时,5 g·L-1的n ZVI/Ni去除88%0.5 mg·L-1的菲只需3 h,而n ZVI/Cu和n ZVI分别需要29 h和40 h.3种纳米铁对菲的去除率均随着n ZVI投加量的增加而升高,随着菲溶液初始浓度的增加而降低.反应温度的升高可提高n ZVI/Ni对菲的去除效率,高温时(≥30℃)菲的降解遵循一级反应动力学模型.p H对反应影响不大.GC-MS结果表明,n ZVI/Ni降解菲溶液主要为催化加氢反应,而n ZVI/Cu和n ZVI对菲溶液的去除主要为吸附作用.     

纳米零价铁基生物炭活化过硫酸盐降解土霉素

采用纳米零价铁基生物炭(nZVI-BC)耦合过二硫酸钠(PDS)或过硫酸氢钾(PMS)构建吸附-高级氧化复合体系开展水中土霉素(OTC)的高效降解。考察了在不同PDS/PMS浓度、nZVI-BC投量、OTC浓度及初始pH条件下OTC的去除规律,并对体系中活性物种进行探究。结果表明:在0.20 mmol/L PDS/PMS,0.01 g nZVI-BC,50 mg/L OTC,原始pH为5.0±0.1条件下,OTC去除率可达到80%以上;SO₄-·在nZVI-BC/PDS体系中对OTC降解占有绝对主导地位(贡献度为57.00%),nZVI-BC/PMS体系则主要依靠SO₄-·、O₂-·和1O₂。