二氧化锰基纳米材料对重金属离子的去除及机理研究进展

重金属离子对人类健康和环境安全产生了严重威胁,因此重金属废水高效处理成为了环境领域最具挑战性的热点问题之一.二氧化锰(MnO_2)是一种环境友好型金属氧化物,具有来源广泛、成本低廉、形貌多样、晶型丰富、结构稳定、粒径可控等优异的性质,在重金属离子的去除应用上展现出巨大的潜力.近年来,人们利用MnO_2基纳米材料在重金属离子的有效治理方面开展了大量的研究.本文综述了MnO_2基纳米材料在重金属离子环境修复方面取得的研究进展,包括MnO_2的制备和改性方法,MnO_2基纳米材料在水溶液重金属离子去除中的应用及吸附作用机制,并对研究方向进行了总结和展望,旨在为进一步设计合成对重金属离子的吸附去除具有实际应用价值的MnO_2基纳米材料提供参考.     

纳米氧化石墨烯对水中锶的吸附特征

采用纳米氧化石墨烯(GO)吸附放射性废水中Sr2+,从吸附原理、吸附动力学、pH对吸附的影响等方面对吸附过程进行研究.采用表面增强拉曼技术和红外光谱对Sr2+在GO表面的吸附进行光谱表征.将GO负载到活性炭表面进行柱实验探索GO在废水处理中的应用.结果表明,在pH值为6.0—6.5时GO对Sr2+的吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量263.16mg·g-1.GO对Sr2+的吸附符合拟二级动力学方程.在pH3—11范围内吸附量随着pH升高显著增大.GO对Sr2+的吸附具有快速,吸附量大,适用pH范围广的特点,可大量用于放射性废水的处理.GO负载到活性炭上后吸附量有所下降,但克服了GO材料本身在水中粒径小难分离的缺陷,是一种可实际应用、去除环境中Sr2+的新方法.     

含铀废水处理技术研究进展

随着核能的快速发展与应用,产生的含铀放射性废水越来越多,严重影响人类的健康和环境的保护,为此,含铀放射性废水的有效治理引起了人们越来越多的关注.本文主要对化学沉淀法,吸附法,离子交换法等传统方法以及生物技术和膜技术这些新技术对含铀废水处理的最新研究状况进行了分析概述.沥青铀矿结晶法以及分子筛对放射性核素铀的吸附性能,为含铀放射性废水处理的研究拉开了新的帷幕.图1,表1,参35.     

氧化石墨烯纳米材料的制备及其对Eu(Ⅲ)吸附性能

通过改良的Hummers法制备了氧化石墨烯纳米材料,用于水中核素的吸附.通过调节氧化剂用量,改变了氧化石墨烯的微观结构进而获得了良好的核素吸附性能.研究发现随着氧化剂用量的提高,氧化石墨烯结构的无序度逐渐增大,结构层缺陷增多,晶面间距增加,微晶尺寸减少,氧化石墨烯片层出现褶皱.静态单核素吸附实验表明,氧化石墨烯对核素有着良好的吸附效果,高氧化度的氧化石墨烯纳米材料对Eu(Ⅲ)的吸附性能良好,最大吸附容量为76.46 mg·g~(-1),吸附规律更接近于Langmuir模型.此外,本文还对氧化石墨烯的吸附动力学、固液比影响进行了研究.研究结果表明,氧化石墨烯在核电厂放射性废水的处理方面具有广阔的应用前景.     

聚多巴胺包覆磁性纳米材料吸附去除模拟废水中的铅离子

采用共沉淀法制备聚多巴胺包覆的磁性纳米材料(Fe_3O_4@PDA NPs),并利用透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、振动磁强计(VSM)等手段表征了磁性纳米材料的化学组成和物理形貌.考察了溶液p H值、吸附平衡时间、纳米材料投加量、共存离子及离子强度等对铅吸附的影响,确定最佳实验条件为吸附平衡时间1 h、pH 5.5、吸附剂投加量1.5 g·L~(-1).常见共存离子均不干扰铅的吸附去除.通过直线方程拟合,证实Fe_3O_4@PDA NPs对铅离子的吸附等温线符合Langmuir方程,为单分子层吸附,饱和吸附量约为20.68 mg·g~(-1).1.5 h内,Fe_3O_4@PDA NPs对自来水、模拟废水中铅的吸附去除效率可以达到97.2%以上,此结果表明Fe_3O_4@PDA NPs可以用于铅污染环境水样的净化处理中.     

纳米零价铁处理含重金属工业废水研究进展

纳米零价铁材料（nanoscale zero-valent iron, nZVI）是环境领域应用最广泛的纳米材料之一,因其原材料来源丰富、反应产物环境友好,在分离/固定水中重金属方面得到了广泛的研究.实验室研究表明,nZVI能够有效去除复杂实际废水中铜、砷、铅、锌、金等多种重金属,表现出较高的去除负荷.本研究团队在国内首先研究以nZVI技术为核心,开发分离、固定重金属工业废水中重金属的针对性废水处理工艺.构建了废水处理“反应-分离-回用”式纳米零价铁反应器（nano iron reactor, NIR）装置,通过“小试—中试—工程应用”逐级科学放大,将其应用于多种重金属工业废水的处理当中.本文总结了纳米零价铁废水处理工艺,综述了NIR反应器技术处理典型重金属废水的中试和工程应用案例,为nZVI的实际环境应用以及重金属废水处理提供了理论及技术借鉴.     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合纳米材料对铀(Ⅵ)的吸附性能

采用化学共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米粒子,利用正硅酸乙酯的水解在其表面包裹SiO_2,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对复合粒子进行表面氨基化制备出Fe_3O_4@SiO_2-NH_2;采用红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、磁滞回线等手段对复合粒子进行了表征.结果显示,制备的复合粒子呈微球形,粒径相对均匀,大约在200 nm.并采用静态吸附的方法进行批量实验,研究了该复合纳米材料作为吸附剂在不同条件下对U(Ⅵ)的吸附性能.实验结果表明,固液比1∶200、温度35℃、吸附平衡时间30 min、pH 5的条件下,复合粒子对U(Ⅵ)的吸附效果最佳,为95%左右.准二级动力学模型能更好地描述粒子对U(Ⅵ)的吸附动力学过程;吸附可用Freundich等温模型较好地描述,说明为多分子层吸附.实验表明所制备的氨基化磁性复合纳米粒子对溶液中U(Ⅵ)具有优良的吸附性能,有望成为一种能够有效处理含铀废水的吸附材料.     

石墨基复合材料负载零价纳米铁吸附重金属离子的研究进展

工业废水中重金属的存在威胁着环境和人类健康,有效去除环境中的重金属离子具有重要意义.论文简要介绍了近年来石墨基复合材料负载纳米零价铁(nZVI)去除废水中重金属离子的研究,探讨了多种石墨基负载nZVI复合材料对重金属离子的吸附特性和环境条件对吸附性能的影响因素,并对其未来的研究和应用进行了总结和展望.     

重金属废水吸附处理的研究进展

由于重金属对人、动植物和微生物具有显著的毒性,不能被微生物降解,重金属废水已成为全球性重大环境问题.本文综述了重金属废水的来源、特点、危害及常见的处理方法.与其他方法比较,吸附法具有操作简单、效率高和成本低等特点,已在重金属废水处理中获得广泛应用.本文重点分析了重金属吸附剂的研究进展与存在问题,提出了重金属吸附剂的研究重点和发展方向.     

活性污泥吸附预处理重油裂化制气废水

利用剩余活性污泥对含有高浓度芳香族化合物的重油裂化制气废水进行预处理的研究并提出了合适的吸附条件。结果表明，活性污泥吸附预处理对COD和悬浮物有明显的去除效果，而且可以提高废水BOD5／COD的比值，另外还有降解芳香族化合物的作用，使进入生物处理系统的废水的可生物降解性有明显的改善。这一方法为利用普通废水生物处理系统中产生的剩余活性污泥来预处理难降解的工业废水提供了一条有效的途径。     

90Sr、137Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展

90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律及分配系数(Kd)是我国内陆核电厂选址和核环境安全管理的重要环节,放射性核素在河流-沉积物体系的吸附规律包括:①放射性核素在河流、沉积物中的浓度分布;②核素在河流-沉积物体系的分配系数;③多种因素对放射性核素在河流.沉积物中吸附规律的影响;④吸附机理、吸附动力学等的有关研究.介绍了国内外90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展及发展动态.20世纪80年代,国外已开展了90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附规律研究,20世纪90年代以来,90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附行为研究日益受到关注,研究内容主要集中在:①现场河流、沉积物中核素浓度调查;②现场及实验室Kd值测定;③各种因素对Kd值影响研究.目前,我国拟建内陆核电厂排放核素在河流生态系统的行为研究还未开展,其实验方法学、影响因素研究等仍是空白领域,建议尽快开展这方面的研究,为评估内陆核设施放射性排放对生态系统的影响研究提供科学依据.     

纳米材料在砷水处理中的应用

本文综述了纳米吸附材料在砷的水处理研究中的应用.纳米吸附剂包括氧化铝、氧化铈、氧化锆、二氧化钛、铁及其氧化物等以及它们的复合纳米材料.     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中pb2+的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡-加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中pb2+的去除.考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除pb2+的影响,并研究柚子皮吸附剂对pb2+的吸附动力学及吸附特征.结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中pb2+均有显著影响.适宜的吸附条件为pH5.3～6.5,吸附时间1.5h,吸附剂用量10g· L-1,pb2初始质量浓度100 mg·L-1,温度30℃.在该条件下,废水中pb2+去除率在90％以上.柚子皮吸附剂对废水中pb2+的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述.     

Zr（OH）4沉淀物对铬鞣废水Cr3+的吸附实验

用Zr(OH)4模拟锆鞣废水中的沉淀物作为吸附剂处理低浓度铬鞣废水,考察了吸附时间、Zr(OH)4投加量、溶液pH值、盐离子(Na+、Ca2+)浓度等因素对Cr3+去除效果的影响,结果表明,在pH<4.5时,Cr3+的去除为吸附过程,当pH>4.5后,为沉淀和吸附混合过程;Cr3+在Zr(OH)4上的吸附过程可以用Freundlich模型进行模拟;Na+和Ca2+对铬的吸附有一定的抑制作用.实际锆鞣废水中的杂质成分与Cr3+产生竞争吸附,使去除率略有降低,最低去除率可达71.29%以上.     

铁氧磁体纳米颗粒去除水体中新型污染物双氯芬酸

本研究采用5种商用铁氧磁体纳米颗粒ZnFe_2O_4、NiFe_2O_4、CoFe_2O_4、MnFe_2O_4、CuFe_2O_4去除水体中的新型污染物双氯芬酸(DFC).研究结果表明,NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒可以有效去除水体中的DFC.进一步考察了溶液pH、水体中共存阴离子、天然有机质等因素对NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒去除效果的影响.结果表明,溶液pH(2—10)对此2种纳米颗粒去除水体中DFC的效果几乎无影响,而水体中共存阴离子(10mmol·L~(-1))和天然有机质(2—20mg·L~(-1))则使DFC的去除效果均有所降低.准一级动力学模型和准二级动力学模型均可很好地描述NiFe_2O_4纳米颗粒对水体中DFC的吸附过程,而MnFe_2O_4纳米颗粒对水体中DFC的吸附过程则由准二级动力学描述更优.等温吸附研究表明,Langmuir模型和Freundlich模型均能够描述NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒对DFC的吸附过程,且随着DFC平衡浓度的增加,2种铁氧磁体对DFC的饱和吸附量均随之增加.     

硅酸钙处理富营养化湖水中氨氮的实验研究

湖泊的富营养化问题日益严重,已给人类的生产、生活带来了极大的危害.而氨氮废水的大量排放,使原本恶化的湖泊水雪上加霜.为了去除富营养化湖水中氨氮,研究了硅酸钙对氨氮的吸附性能.经检测可知水样中氨氮的质量浓度为1.12 mg?L-1,实验结果表明,用粒径大小为100目的硅酸钙吸附剂处理100 mL的水样,当投加量为1.0 g,pH为8,震荡时间为60 min时吸附达到平衡,硅酸钙对富营养化湖水中氨氮的去除率达到81.67%;其吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,线性相关系数分别为0.9639和0.9793,最大吸附量为6.60 mg?g-1;由此可见硅酸钙能够很好地吸附富营养化水体中的氨氮.     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

水体中金属(氧化物)纳米颗粒的环境行为与污染控制研究进展

金属(氧化物)纳米材料在生产和使用过程中,可以通过各种途径进入到水环境中,对水生生物、生态环境和人体健康产生威胁.理解纳米颗粒在水体中的环境行为,对于评估纳米材料的归趋及其对环境和人体的健康风险至关重要.本文概述了金属(氧化物)纳米颗粒的性质、来源和毒性危害,汇总了表征纳米颗粒浓度、粒径及形貌的分析方法与技术,分析了它们在水环境中的环境行为以及影响其稳定性的主要环境因素,并总结了水体中金属(氧化物)纳米颗粒的去除方法和效果的最新研究进展.随着金属(氧化物)纳米材料的广泛应用,未来有必要加强对自然水体中纳米颗粒环境行为的研究,并系统开展纳米颗粒健康风险评估工作,为预测纳米材料进入水环境后的归趋和风险提供科学依据.     

纳米铁用于饮用水中As(Ⅲ)去除效果

主要考察实验室合成制得的纳米铁对毒性高,迁移能力强,在厌氧地下水中作为砷的主要存在形式的As(Ⅲ)去除效果.通过批实验探讨吸附动力学,以及pH和纳米铁投加量对As(Ⅲ)的去除影响.反应1 h时,0.25 g纳米铁对起始质量浓度为910μg·L-1 As(Ⅲ)的去除率高达99%以上;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的速率常数ksA为1.64mL·m-2·min-1.研究结果表明,具有高反应活性的纳米铁将成为饮用水中砷去除非常有效的吸附材料.     

人工纳米材料的生物效应及其对生态环境的影响

人工纳米材料由于具有独特的物理化学性质而得到广泛的应用,其对人体健康及环境的潜在影响也已引起科学界及政府部门的关注.通过总结近年来的相关研究资料,分类归纳了目前国内外对一些常见的人工纳米材料如富勒烯、碳纳米管、量子点、二氧化钛、纳米铁材料及纳米铝材料的生物和生态效应研究,详细总结了纳米材料毒理学的研究对象、研究方法以及最新研究成果,同时分析了各种纳米材料生物毒性的可能机制,最后对纳米材料安全性今后的研究方向进行了展望.