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。     

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。     

海藻酸钠微胶囊负载纳米铁吸附水中的As(Ⅴ)

利用本实验所制备的海藻酸钠微胶囊负载纳米零价铁材料(M-NZVI)对水中不同浓度的As(V)进行了吸附去除研究,并比较了不同材料的吸附等温曲线。实验结果表明,2 g/L M-NZVI在pH=6.5±0.1,常温常压条件下对5 mg/L的As(V)的吸附去除率为90.35%,吸附速率较快,在30 min即可达到吸附平衡。通过M-NZVI、Ca-ALG和NZVI的热力学对比实验可知,M-NZVI表现出优越的吸附性能。溶液吸附剂添加量、初始pH值、离子浓度等因素对M-NZVI吸附水中砷离子的效率有一定影响:在其他条件不变的情况下,As(V)的去除率随着添加量的增加而逐渐增大;M-NZVI对As(V)的最佳吸附效果在pH=6~7范围之间;溶液中高浓度NaCl能对M-NZVI的吸附性产生较强的干扰。同时,对于As(V) ≤ 5 mg/L的溶液,M-NZVI可以不做任何处理多次利用3~4次。这些结果显示,M-NZVI是一种用于原位修复重金属污染水体的潜在理想材料。     

纳米零价铁处理冶炼废水

多年的理论和机制研究发现,纳米零价铁（NZVI）作为还原剂及吸附剂,可处理水溶液中的多种重金属及类金属物质;而高效处理含高浓度重金属且成分复杂的冶炼废水是一项技术难题。本研究针对特定的冶炼废水（高浓度重金属及砷、高浓度氨氮、低pH、高含盐量）,研究了pH及NZVI投加量对砷、铜、锌、铅、镍的处理效果,并考察了连续流反应器中水力停留时间（HRT）及NZVI投加量对处理效果的影响。实验通过电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）进行水样测试,扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）进行固相表征。实验表明,通过NZVI处理,砷、铜、锌、铅、镍去除率均达99%以上,出水浓度均小于0.1 mg/L,达到废水排放标准（GB 8978-1996）。通过连续流反应器的应用发现,适当增大HRT、增加NZVI投加量,有利于更长时间保证出水水质的良好,延长NZVI消耗时间,提高废水处理量。结果显示,NZVI对复杂冶炼废水有极好的处理效果,在废水处理领域有着独特的优势,为后续研究及实际应用提供借鉴。     

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...     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用,给人类带来了较大危害.为此,采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理.试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标,选用L25(56)正交试验方案,考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素.结果表明,pH值这一因素有极显著影响;在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下,获得了99.5%的脱氯率,为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径.     

Removal of trace Cr(VI) from aqueous solution by porous activated carbon balls supported by nanoscale zero-valent iron composites

Environmental Science and Pollution Research - In this study, porous activated carbon balls supported by nanoscale zero-valent iron composites (Fe@PACB-700) were used for the first time for the...     

包覆型纳米零价铁的制备及其去除水中的活性艳蓝

采用流变相法,以FeSO4.7H2O∶KBH4=1∶2(摩尔比)为固相介质,0.06 g/mL CMC(羧甲基纤维素)水溶液为液相介质,固液比1∶2,反应2 h制备出包覆型纳米零价铁;采用XRD、TEM等手段对合成的纳米零价铁进行表征。探讨不同反应条件对包覆型纳米铁去除活性艳蓝的影响。实验结果表明,初始活性艳蓝(浓度100 mg/L)pH为5,包覆型纳米铁的投加量为6 g/L,反应时间为30 min时,活性艳蓝的去除率可达96%。通过研究机理,其吸附过程符合二级吸附动力学,降解过程符合一级反应动力学。     

纳米铁原位注入技术对六价铬污染地下水的修复

纳米零价铁原位注入是六价铬污染地下水的有效修复技术之一。为验证其场地修复效果,在北京某电镀厂搬迁后的遗留六价铬污染场地,现场制备纳米铁并通过原位注入对场地内六价铬污染地下水进行原位修复现场中试研究。选取6 m×6 m实验场地,在地下水中六价铬污染浓度最高为2 mg·L-1的中心点设置注射井并在四周设置4口监测井。实验结果表明,原位注入纳米铁药剂具有良好修复效果,修复后该实验场地范围内地下水中六价铬浓度均低于地下水质量Ⅳ类标准0.1 mg·L-1,注射井中六价铬还原率达到99%。通过对注射井及监测井地下水中pH、溶解氧、氧化还原电位等检测指标进行跟踪监测和相关性分析,发现氧化还原电位与污染物浓度变化相关性最强,可以作为污染物变化的表征因子。该中试研究结果对于六价铬污染地下水的原位修复具有重要的参考价值。     

零价铁对水中六价铬还原性能及沉淀污泥中铬的固定化

采用零价铁还原水中六价铬,考察了溶液初始pH、铁粉投量、反应温度及水体中常见阴阳离子对还原效率的影响,得出其工艺参数为:初始pH=3.0,反应时间t=30 min,反应温度为室温,Fe0与Cr(VI)质量比为1 000: 1。将还原后产生的三价铬以沉淀形式从水中彻底分离出来,并对其进行了碱激发矿渣固定化处理,考察了固定化样品中Cr在不同环境条件下的浸出水平,结果表明,固定化处理能有效控制沉淀污泥中Cr的浸出。     

纳米零价铁颗粒去除污染土壤HCl浸提液中的Pb

主要研究了纳米零价铁颗粒对土壤HCl浸提液中重金属Pb的去除效果。通过批实验探讨HCl浓度、纳米零价铁投入量以及处理时间对Pb去除率的影响。实验结果表明,纳米零价铁颗粒对浸提液中Pb的去除反应符合langmuir和freundlich等温吸附方程;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的反应速率常数KSA=0.018 mL/(m2·min);反应30 min时,0.5 g纳米零价铁对1.0 mol/L的HCl所提取Pb（51.7 mg/L）的去除率达到91.8%。研究结果表明,纳米零价铁对土壤HCl浸提液中Pb具有良好去除效果,但相对于处理水溶液中的Pb,反应速率偏低。     

核桃壳炭化吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

采用氯化锌活化法制备生物质废物硬壳活性炭,工艺条件为:核桃壳与氯化锌溶液质量比为1∶1.5、氯化锌溶液质量分数50%、炭化温度300℃、炭化时间90 min、活化温度600℃、活化时间60 min。对产品比表面积、孔径和表征进行了分析,并探讨了该核桃壳活性炭吸附废水中六价铬的pH值、废水初始浓度、吸附时间、振动转速等影响因素。结果表明:制得的活性炭碘吸附值为1 038.33 mg/g,比表面积为645.36 m2/g,平均孔半径为1.37 nm。当活性炭用量为0.1 g,废水pH=3,吸附接触时间为1 h,取100 mL浓度为50 mg/L的含Cr6+废水时,处理吸附量可达48.57 mg/g。活性炭最大饱和吸附值为80.24 mg/g。吸附符合Langmuir等温模式,吸附等温方程式为Ce/Qe=0.0083+0.0121Ce。     

有机配体对纳米零价铁还原硝基苯的影响与机理

通过FeSO4·7H2O与NaBH4反应,采用液相还原法制备纳米级零价铁(NZVI),并用XRD,SEM对其性能进行表征。研究了纳米零价铁还原硝基苯(NB)的动力学规律及柠檬酸、草酸、柠檬酸钠、草酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠盐)几种有机小分子对其还原效率的影响,并对其机理进行了初步探讨。结果表明,纳米零价铁去除硝基苯反应符合准一级动力学方程,并且当硝基苯浓度一定时,增加NZVI投加量,去除率会显著增大;当NZVI浓度一定时,硝基苯浓度越低,去除率越高;柠檬酸和EDTA二钠盐在较低浓度时抑制还原反应进行,而在3 mmol/L左右时,具有促进还原反应进行的作用,而草酸、柠檬酸钠和草酸钠则为抑制作用。     

微生物燃料电池化学阴极与生物阴极处理含铬废水

采用双室微生物燃料电池(MFC)反应器,考察了不同初始Cr(VI)浓度下化学阴极与生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除情况。结果表明,在各Cr(VI)浓度梯度 (20、28、32、36、40和44 mg/L)下生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除性能均较化学阴极MFC更优,生物阴极最大输出电压为180.1 mV,是化学阴极的1.3倍。随着初始Cr(VI)浓度的递增,两者对Cr(VI)去除的差异越明显,最终在Cr(VI)浓度为44 mg/L时,生物阴极MFC的Cr(VI)去除率为66.4%,较化学阴极提高了55.1%。进一步由循环伏安扫描、电镜扫描及X-射线能谱分析证实生物阴极MFC较化学阴极MFC产电及去铬性能优越的主要原因除了生物阴极电极上电化学活性微生物的催化作用外,Cr(VI)还原产生的不导电Cr(III)沉积物在其电极上附着较少也是一个关键因素,该Cr(III)沉积物中含有Cr2O3。     

MgAl型层状化合物对六价铬的吸附性能

尿素-水热法制备层状双金属氢氧化物MgAl-LDH,系统考察了焙烧温度、pH值、初始Cr（VI）浓度、吸附时间和吸附温度对样品的吸附性能的影响。并对其吸附热力学、动力学和吸附机理进行研究。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）对吸附Cr（VI）前后的MgAl-LDH进行表征。MgAl-LDH的最佳吸附条件为pH=2.5,吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为105.15 mg·g-1,其对Cr（VI）的吸附为放热过程,并遵守准二级动力学模型,化学吸附为主导。MgAl-LDH对Cr（VI）的吸附主要在酸性条件下进行,吸附机理主要为静电作用和离子交换：在酸性条件下,MgAl-LDH表面带正电荷,并通过静电作用吸附Cr（VI）阴离子,同时MgAl-LDH的层间CO32-和NO3-与溶液中的Cr（VI）阴离子进行离子交换。     

Influence of anionic, cationic and nonionic surfactants on adsorption and desorption of oxytetracycline by ultrasonically treated and non-treated multiwalled carbon nanotubes

High adsorption capacity of carbon nanotubes (CNTs) may greatly determine the bioavailability and mobility of organic contaminants. The fate of contaminants adsorbed by CNTs may be substantially influenced by surfactants used both in the synthesis and dispersion of CNTs. The aim of this research was to determine the influence of surfactants (nonionic - TX100, cationic - CTAB and anionic - SDBS) on adsorption and desorption of oxytetracycline (OTC) by multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs). The surfactants used had a substantial influence on both adsorption and desorption of OTC. The direction of changes depended clearly on the type of surfactant. In case of anionic SDBS, increased adsorption of OTC by MWCNTs was observed. The presence of TX100 and CTAB decreased the adsorption of OTC by MWCNTs significantly. The increase of OTC adsorption after ultrasonic treatment was observed in case of MWCNTs alone and MWCNTs with SDBS and TX100. However, ultrasonic treatment caused OTC adsorption decrease in the presence of CTAB. The change of pH had also an important effect on OTC adsorption in the presence of surfactants. Depending on the surfactant and pH, an increase or decrease of OTC adsorption was observed. The presence of surfactants increased OTC desorption from MWCNTs significantly as follows: SDBS = CTAB < TX100. The results obtained suggest new potential threats and constitute a basis for further research considering the bioavailability and toxicity of antibiotics in the presence of MWCNTs and surfactants.     

黑炭负载零价铁对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及生物有效性影响

采用直接热解法和碳热还原法分别制备了黑炭(BC)和黑炭负载零价铁(BF)材料,通过土壤稳定化培养实验和盆栽实验,考察了BC和BF对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及其对生物有效性的影响。实验结果表明,BC可提高土壤pH,BF则降低土壤的pH。在投加量为5 g·kg-1的情况下,处理30 d后,BC和BF对土壤中TCLP-Cu的去除率分别为76.99%和69.83%;BC对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)去除率分别为91.07%和92.47%,BF对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)的去除率均接近100%,两者均能有效降低土壤重金属迁移性。形态分析表明,投加BC和BF均促进了铜由酸可提取态向可还原态和可氧化态转化,同时使铬的酸可提取态降低,可氧化态增加。盆栽实验表明,BC和BF均大大降低了土壤中铜和铬的生物有效性,减弱了其由植物根部向地上迁移的能力。相比而言,BF在对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果、形态转化以及迁移性方面整体优于BC。     

地下水化学类型对硫系还原剂去除Cr (VI)的影响

为研究铬污染地下水化学类型对硫系还原剂除铬的影响,采用批实验的方式,分别比较了3种还原剂焦亚硫酸钠（Na2S2O5）、连二亚硫酸钠（Na2S2O4）、多硫化钙（CaSx）对SO4-Na型、SO4-Ca型、Cl-Na型和HCO3-Ca型4种地下水中去除Cr（VI）的效果。结果表明,在20℃有氧条件下,4种地下水环境中还原剂的除铬能力受到了不同程度的抑制,其中HCO3-Ca型地下水中的抑制作用最大。但当Na2S2O5、Na2S2O4、CaSx投加量分别为理论投加量的30.8、21.7和2.4倍时,4种地下水中Cr（VI）的去除率均大于90%。Na2S2O5投加量与水中HCO3-含量的摩尔比大于0.5时,Cr（VI）才可能被还原去除;Na2S2O4对Cr（VI）的去除率由高到低排序是：SO4-Na型 > Cl-Na型 > SO4-Ca型 > HCO3-Ca型;CaSx的除铬效果在不同地下水化学类型中的差异最小。地下水的HCO3-含量越高,缓冲能力越强,抑制作用越明显,所需还原剂投加量越多。     

Kinetics and pathways for the debromination of polybrominated diphenyl ethers by bimetallic and nanoscale zerovalent iron: effects of particle properties and catalyst

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are recognized as a new class of widely-distributed and persistent contaminants for which effective treatment and remediation technologies are needed. In this study, two kinds of commercially available nanoscale Fe⁰ slurries (Nanofer N25 and N25S), a freeze-dried laboratory-synthesized Fe⁰ nanoparticle (nZVI), and their palladized forms were used to investigate the effect of particle properties and catalyst on PBDE debromination kinetics and pathways. Nanofers and their palladized forms were found to debrominate PBDEs effectively. The laboratory-synthesized Fe⁰ nanoparticles also debrominated PBDEs, but were slower due to deactivation by the freeze-drying and stabilization processes in the laboratory synthesis. An organic modifier, polyacrylic acid (PAA), bound on N25S slowed PBDE debromination by a factor of three to four compared to N25. The activity of palladized nZVI (nZVI/Pd) was optimized at 0.3 Pd/Fe wt% in our system. N25 could debrominate selected environmentally-abundant PBDEs, including BDE 209, 183, 153, 99, and 47, to end products di-BDEs, mono-BDEs and diphenyl ether (DE) in one week, while nZVI/Pd (0.3 Pd/Fe wt%) mainly resulted in DE as a final product. Step-wise major PBDE debromination pathways by unamended and palladized Fe⁰ are described and compared. Surface precursor complex formation is an important limiting factor for palladized Fe⁰ reduction as demonstrated by PBDE pathways where steric hindrance and rapid sequential debromination of adjacent bromines play an important role.     

纳米铁-微生物耦合体系去除硝酸盐的影响因素研究

采用液相还原法制备出纳米铁粒子,并与自养反硝化细菌耦合,以解决单独使用生物反硝化和纳米铁还原法的不足。本实验在纳米铁-微生物耦合体系可以有效还原硝酸盐的基础上,研究了pH、温度和DO等环境因素对该耦合体系脱氮速率和产物的影响,以期通过优化参数达到最好的脱氮效果。结果表明,该体系在中性条件下能够快速将硝酸盐还原,随pH升高,氨氮比例无显著变化,均在40%左右,但还原速率有所下降;随温度的升高,氨氮比例有所上升,而反应速率明显升高,但该体系在5℃时仍能将硝酸盐完全去除;耦合体系中的DO过高或过低都会导致产物中氨氮比例的增加,0.4 mg/L左右为较适宜DO水平,但对硝酸盐还原速率的影响不大,当DO为0.8 mg/L时,硝酸盐仍可以在8 d内完全去除。因此,该耦合脱氮体系对pH、温度和DO的适应能力较强,有利于实际地下水的原位修复。