生物炭携载纳米零价铁对溶液中Cr(VI)的去除

利用液相还原法,使生物炭携载纳米零价铁,可以有效解决纳米零价铁在水处理应用中自身团聚问题,从而提高Cr(VI)的去除效率。研究发现:在添加相同剂量纳米的条件下,当炭铁质量比为5:1时,生物炭携载纳米零价铁对溶液中Cr(VI)的去除率可达到96.8%,比纯纳米零价铁去除Cr(VI)的效率高35.9%;TEM和BET分析表明,生物炭携载纳米零价铁比纯纳米零价铁有更好的分散性和更高的比表面积,这是其去除Cr(VI)效果更好的主要原因;当溶液中Cr(VI)的反应初始浓度从25 mg/L提升至125 mg/L时,表观速率常数kobs从0.104 1 min-1降低至0.023 5 min-1,说明反应速率随着Cr(VI)初始浓度的增大而降低;当反应溶液初始pH在4.5~8.5之间时,携载纳米零价铁的生物炭对溶液中Cr(VI)的去除率均达到92.1%以上,表明生物炭携载纳米零价铁具有较广的pH适应范围,且对Cr(VI)具有较好的去除效果。     

一步还原焙烧法制备炭载零价铁及其对水中Cr(Ⅵ)的去除

以活性炭为还原剂和载体,通过一步还原焙烧法制备出炭载零价铁(AC-ZVI)材料。电镜扫描和X射线衍射分析结果表明,零价铁以平均粒径为2μm的颗粒均匀分布在活性炭表面和孔道中。采用间歇实验考察了炭载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的效果,结果显示炭载零价铁对水中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果,在初始pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)、AC-ZVI投加量(铁用量)为0.6 g·L~(-1)和反应温度为25℃的条件下,反应5 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到86.8%;降低溶液pH、增加炭载零价铁投加量和提高反应温度均有利于Cr(Ⅵ)的去除,反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.655 h~(-1)(30℃),反应活化能为67.6 k J·mol~(-1)。研究结果表明,通过一步还原焙烧法制得的炭载零价铁可作为一种高效吸附还原材料用于Cr(Ⅵ)污染水体的治理。     

PBTCA稳定零价纳米铁的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)

以2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸(PBTCA)为稳定剂,通过FeCl3.6H2O与NaBH4反应,利用液相还原法制备稳定纳米级零价铁颗粒(P-NZVI),并用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)进行表征,颗粒平均粒径为73 nm。考察了Cr(Ⅵ)溶液初始浓度、pH、NZVI投加量、温度等条件对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,并与同等条件下不加稳定剂制备的纳米铁(N-NZVI)进行对比。结果表明:Cr(Ⅵ)的去除率随温度和纳米铁投加量增加而升高,随pH和Cr(Ⅵ)溶液初始浓度升高而降低。在相同实验条件下,P-NZVI对Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于N-NZVI,表明改性后纳米铁在地表水原位修复领域具有较好的应用前景。     

基于茶渣的生物炭负载零价铁对水体和土壤中Cr(Ⅵ)的修复及机理研究

利用茶渣中的残余多酚类物质,通过绿色合成法制得零价铁(ZVI),并以茶渣烧制的生物炭(BC)作为载体负载ZVI,将制得的ZVI/BC材料用于去除水体中Cr(Ⅵ)及修复Cr(Ⅵ)污染土壤。结果表明,茶渣中提取的多酚可以成功还原Fe(Ⅱ)制备ZVI,且制得的ZVI/BC复合材料具有优秀的Cr(Ⅵ)去除能力;ZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附过程为单分子层化学吸附,ZVI为反应中心,其对Cr(Ⅵ)的吸附等温线符合Langmuir模型,在溶液初始pH为3时对Cr(Ⅵ)吸附性能最佳。与BC相比,ZVI/BC更能促进土壤中的铬从易被利用的可交换态、碳酸盐结合态向较难被利用的铁锰氧化态、有机态转化。ZVI/BC主要通过还原反应修复土壤和水体中的Cr(Ⅵ),同时也伴随着表面络合过程。     

植物提取液绿色合成纳米铁去除地下水中Cr(Ⅵ)

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。基于此,通过对9种植物叶片提取液进行抗氧化活性的分析,筛选出了抗氧化活性较高的3种植物提取液,且利用其制备了纳米零价铁,分别为绿茶纳米铁(GT-nZⅥ)、石榴叶纳米铁(PG-nZⅥ)和红茶纳米铁(BT-nZⅥ)。通过沉降实验、UV-vis、SEM、FT-IR、 XRD、 TG等分析方法对绿色纳米铁进行了悬浮稳定性和物理化学性质的表征分析。最后,选择Cr(Ⅵ)作为目标污染物,考察了绿色纳米铁的反应活性。结果表明:GT-nZⅥ粒径最小(约88 nm),悬浮稳定性优于另外2种绿色纳米铁,且表面包裹了更多含C=C基团的有机物;在相同的反应条件下,反应开始的1 h内GT-nZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效果最好;借助双室一级动力学模型拟合去除Cr(Ⅵ)反应过程发现,体系中还原反应占主导作用。对不同植物提取液合成纳米铁的理化性质及其去除Cr(Ⅵ)机理的研究,将有助于增加对绿色纳米铁环境功效的理解,对于发展绿色纳米铁修复地下水污染技术具有重要的参考价值。     

纳米铁的制备及去除废水中的Cr(Ⅵ)

铬离子(Ⅵ)是水体、土壤中的一类重要污染物,对人体及其他动物有毒害和致癌作用。主要来源于采矿、冶金和电镀等工业排放的废水。为了寻求一种更好的铬离子(Ⅵ)处理方法,实验以三价铁盐为原料,制备了一种具有高比表面积和高反应活性的新型水处理剂———纳米铁,其广泛的应用于难降解的氯代有机物、重金属离子和染料等的处理以及对受污染地下水的原位修复等领域,通过其对六价铬离子的吸附与还原过程的研究。提出了最佳去除条件:即当投加量为0.02 g/L,pH为8,温度为30℃时,纳米铁对六价铬离子的去除效果最好,去除率大于90%。     

响应面分析法优化纳米零价铁铜双金属修复土壤浸提液中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法制备出纳米零价铁铜双金属,研究纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中Cr（Ⅵ）的修复作用。利用响应面分析方法,以处理时间、土壤浸提液的pH值和温度3个影响因素,纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中的Cr（Ⅵ）的去除率为响应值进行了3因素3水平的实验设计,得到响应曲面模型。对得到的响应曲面和方差进行分析。结果表明,模型的方差分析得到的F值和R2分别为15.18和0.951 3,处理时间、土壤浸提液的pH值和温度对土壤浸提液中Cr（Ⅵ）去除率的影响是显著的,模型在整个回归区域内拟合程度好,其影响顺序为处理时间 > 土壤浸提液的pH值 > 反应温度。     

生物炭负载纳米零价铁对湖泊底泥镉污染的修复效果

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及底泥理化性质等指标评价了nZVI/BC对湖泊底泥中Cd的修复效果。结果表明,相比于对照组,经56 d修复后nZVI/BC处理组中Cd的残渣态质量分数增加了29.73%,有效降低了Cd的移动性;Cd的浸出质量浓度从4.65 μg·L⁻¹降至0.38 μg·L⁻¹,Cd的生物可提取态质量浓度从5.08 μg·L⁻¹降至2.13 μg·L⁻¹,其浸出质量浓度和生物可提取态质量浓度分别下降了91.83%和58.07%。同时,经过56 d的修复,nZVI/BC使上覆水中溶解态Cd的质量浓度比对照组降低了67.53%。此外,nZVI/BC的添加提高了底泥的pH和有机质,根据这2个指标的变化进一步分析了nZVI/BC复合材料对Cd的稳定机制。以上研究结果可为重金属污染底泥的修复提供参考。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L-1,反应温度为35 ℃,砷初始浓度为2 mg·L-1时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g-1。     

酸碱改性生物质炭-纳米零价铁增强六价铬去除的机理

通过氢氟酸和氢氧化钠改性水稻秸秆生物质炭(BC),得到改性材料BC-HF和BC-NaOH,在此基础上负载纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,nZVI)制得生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)、氢氟酸改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-HF)和氢氧化钠改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-NaOH)。通过比表面积分析、元素分析、红外光谱分析、X射线衍射分析以及动力学等方法,研究了不同材料对Cr(Ⅵ)的去除性能与机理。结果表明：酸碱改性后的生物质炭比表面积、孔体积显著增加,促进了Cr(Ⅵ)的去除,BC-HF和BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除量分别为30.87、19.59 mg·g⁻¹,为BC的2.68、1.70倍;负载nZVI后,进一步增强了Cr(Ⅵ)的去除效果,其中,nZVI@BC-HF和nZVI@BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除效果显著,去除量分别为76.36、65.62 mg·g⁻¹。酸碱改性生物质炭使nZVI得到了有效分散,其表面的Si-O-Si官能团与nZVI耦合成Si-O-Fe键,增强了nZVI对Cr(Ⅵ)的还原;同时,酸碱改性生物质炭负载nZVI促进了铁铬化合物的结晶,有利于反应的持续进行。本研究表明,酸碱改性生物质炭-纳米零价铁复合材料对于地下水中Cr(Ⅵ)的去除具有较大的应用潜力。     

零价纳米铁去除ReO4-的研究

采用NaBH4与FeSO4液相还原法制备零价纳米铁,用制得的零价纳米铁去除ReO4-,然后用分光光度法在610 nm处测定ReO4-的吸光度,从而计算零价纳米铁对ReO4-的去除率.结果表明:(1)ReO4-初始浓度越低,反应速率越快,对最终ReO4-去除率影响不大.(2)pH对反应产生很大影响,将溶液pH调至中性或微...     

载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的研究

采用sol-gel法制备了载钛活性炭,并用于电吸附处理含铬废水.当Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L时,载钛活性炭上施加1.2 V的正向电压,电吸附3 h后的处理水水质满足国家排放标准.研究了载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的影响因素及TiAC的电脱附再生.     

表面改性壳聚糖纳米铁球去除水中Cr(Ⅵ)

通过表氯醇(ECH)、乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)和戊二醛(GLA)对壳聚糖-纳米铁(chitosan nanoscale zerovalent iron,CS-NZVI)进行表面改性,提高了其机械强度。研究在不同的初始pH值、反应温度、NZVI投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度条件下,改性前与后的CS-NZVI球对去除Cr(Ⅵ)效果和动力学的影响。结果表明:4种CS-NZVI球对Cr(Ⅵ)的去除率和Kobs与NZVI投加量和反应温度成正比,与初始pH值和Cr(Ⅵ)初始浓度成反比。其中GLA-CS-NZVI球对水中Cr(Ⅵ)的去除效果最好。4种CS-NZVI球去除Cr(Ⅵ)的机理为:在前0.5 min内,物理吸附作用将Cr(Ⅵ)吸附在球表面并有部分被还原为Cr(Ⅲ),然后化学还原作用起主导作用。     

纳米零价铁改性氨基生物炭的制备及对Cd (Ⅱ)的吸附和解吸特性

通过化学负载方法成功制得纳米零价铁改性氨基生物炭复合材料（ABC/NZVI）,对其进行表征和研究了其对重金属Cd（Ⅱ）的吸附和解吸特性。结果表明,改性后,ABC/NZVI具有氨基官能团并且表面负载了纳米零价铁,比表面积为244 m2·g-1,在水溶液中稳定悬浮的平均粒径是845 nm。ABC/NZVI对Cd（Ⅱ）的吸附大约在457 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型较好地拟合（R2≥0.990）;对Cd（Ⅱ）表现出优良的吸附性能,饱和吸附容量为12.4 mg·g-1,吸附/解吸等温线均呈现出明显的非线性,可用Langmuir模型较好地拟合（R2≥0.960）,而且出现明显的解吸滞后现象,滞后系数（HI）为0.536。因此,ABC/NZVI对Cd（Ⅱ）的吸附可能为单分子层的化学吸附,主要的吸附机理可能涉及配合和沉淀两种作用。     

膨润土负载硫化纳米零价铁去除对硝基苯酚的研究

以具有较大比表面积和良好吸附性能的膨润土作为载体,制备了膨润土负载硫化纳米零价铁,并利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及比表面积等手段表征膨润土负载硫化纳米零价铁的特性。研究了膨润土负载硫化纳米零价铁的硫铁比(摩尔比)、投加量、初始pH对对硝基苯酚(PNP)去除的影响,并对PNP降解机理进行了初步探究。结果表明,膨润土负载硫化纳米零价铁比表面积为33.06m~2/g,大于膨润土的比表面积(26.72m~2/g),负载的纳米零价铁颗粒分散均匀。当硫铁比为0.011 2、投加量为0.5g/L、初始pH为5.0时,10min基本能把1L1.5mmol/L的PNP完全降解,具有最大的去除速率和去除率。PNP的最主要降解产物为对氨基苯酚。     

吸水凝胶包覆型纳米零价铁对水中土霉素的去除

为解决纳米零价铁(nZVI)在应用中易团聚、易氧化的局限,以聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺的共聚物(PPAA)为载体,以茶多酚为还原剂,采用绿色合成法制备吸水凝胶包覆型纳米零价铁(PPAA-nZVI),并将其用于水中土霉素(OTC)的去除。通过SEM、BET、FTIR和XPS等表征了PPAA-nZVI的微观形貌和物化性质,探讨了OTC初始质量浓度、溶液初始pH和共存物质对OTC去除效果的影响。结果表明,茶多酚能够还原制备nZVI,且成功将nZVI负载到PPAA内。随着初始OTC质量浓度的增加,OTC的去除率逐渐增加,当PPAA-nZVI投加量为0.5 g·L⁻¹、OTC初始质量浓度为300 mg·L⁻¹时,材料对OTC的去除量达到最大481 mg·g⁻¹。pH对材料去除OTC的影响较小。PO₄³⁻和HA的存在对PPAA-nZVI去除OTC均有抑制作用。材料去除OTC主要通过Fenton氧化、OTC与Fe³⁺的络合以及材料表面活性位点的吸附3种途径。以上研究结果可为nZVI在净化污染水体中的OTC提供一种有前景的方法。     

改性天然磷灰石去除废水中Cr(Ⅵ)

用改性天然磷灰石处理低浓度含Cr(Ⅵ)废水,考察反应时间、改性天然磷灰石用量、反应温度和初始pH对Cr(Ⅵ)去除的影响,研究了Cr(Ⅵ)去除的动力学及热力学,分析了反应机理。结果表明:(1)在改性天然磷灰石用量为10g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10.000mg/L、初始pH为2.0、反应温度为283.15K、反应时间为90min的条件下,Cr(Ⅵ)去除率为99.38%,Cr(Ⅵ)残余质量浓度为0.062mg/L,低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类标准限值(0.1mg/L)。(2)改性天然磷灰石去除Cr(Ⅵ)的反应符合一级反应动力学模型,是放热反应,反应温度低于410.83K时反应能自发进行。作用机理主要是以络阴离子形式存在的Cr(Ⅵ)自发吸附在磷灰石溶解形成的带正电荷表面,然后与溶解的Ca2+反应,形成铬酸钙沉积在固体表面,实现相转移。     

改性纳米零价铁的制备及其去除水中的四环素

对聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)改性纳米零价铁(NZVT)用于水中四环素(TC)的去除进行研究.通过XRD,TEM和BET对改性后的纳米铁性能进行表征.探讨不同反应条件对PVP-NZVI去除四环素的影响.实验结果表明,在制备过程中添加PVP-K30改性剂可以明显减小纳米铁颗粒粒径,增大比表面积,提高TC的去除率.当初...     

粉煤灰去除地下水中Cr(Ⅵ)的试验研究

为了去除孔隙地下水中的污染组分Cr(Ⅵ),我们取工业废弃物--粉煤灰为实验介质,在不改变原水状况的条件下,通过室内试验对比了粉煤灰和活化后粉煤灰的处理效果,并分析讨论了其去除机理.确定活化粉煤灰处理地下水的最佳运行参数:介质与污染组分的重量比为260 000∶1,反应时间为40 min.结果表明,处理后水中Cr(Ⅵ)达到地下水质量标准的Ⅲ类标准,为今后的水质处理工程奠定了基础.