超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉的吸附机制

含镉废水的处理对于重金属镉的排放控制具有重要的意义.通过共沉淀法制备出了超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,采用等温吸附实验和动力学实验方法研究了MFS对Cd²⁺的吸附热力学和动力学特征,并借助BET、XRD和SEM等结构表征研究了MFS对Cd²⁺吸附过程及机制.结果表明,MFS对Cd²⁺有较好的吸附效果,Langmuir方程能极好地描述吸附等温特征,最大吸附容量值为69.49 mg·kg^-1;吸附反应的自由能变ΔG、焓变ΔH和熵变ΔS表明MFS材料对Cd²⁺的吸附是自发、吸热和熵增的过程;反应体系最佳初始pH为7;溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺和NO₃^-这4种干扰离子对吸附反应存在一定的抑制作用;拟二级动力学模型表明MFS对Cd²⁺的吸附过程分为快速的外扩散阶段与缓慢的内扩散阶段;MFS吸附Cd²⁺后经洗脱再生,材料重复使用3次后对Cd²⁺去除率仍达73%以上.BET、XRD、FTIR和VSM结构表征表明SiO₂成功修饰在Fe₃O₄表面,MFS主要成球状,平均粒径为38.7 nm,饱和磁化强度为85.38 emu·g^-1;XRD、EDS和XPS图谱揭示Cd²⁺被成功吸附到材料上,主要机制为Cd²⁺与材料表面的—OH发生配位反应.     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料对水中单宁酸的吸附性能研究

通过简单方法制备出Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料,并利用XRD、FT-IR、VSM和SEM等手段对其物理化学性质进行了表征,最后对水中单宁酸进行了吸附性能研究.结果表明,所制备复合材料上的氨基基团(N—H的特征吸收峰出现在1549.53cm-1)能够与单宁酸上的酚羟基反应,使—NH2质子化形成NH+3,并利用良好的磁性(42.5emu.g-1)使单宁酸从水中分离去除;对单宁酸的吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级吸附动力学方程;在pH=6时,基于氢键和静电吸附的协同作用,吸附能力达到最强,为85.18mg.g-1(吸附温度为25℃,吸附时间为60min).研究证实,Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料与Fe3O4@SiO2和SiO2相比,对单宁酸有更好的吸附性能,同时通过外磁场可以达到固液分离的效果.     

天津市PM2.5-O3复合污染特征及气象影响分析

为了解天津市PM_2.5-O₃复合污染特征及气象成因,基于2013～2019年高时间分辨率的PM_2.5、 O₃和气象观测数据,对天津市PM_2.5-O₃复合污染特征、污染物浓度分布以及关键气象因子进行分析.结果表明,2013～2019年,天津市复合污染日94 d,总体呈现下降趋势,前期（2013～2015年）下降明显,由2013年的23 d降至2015年的11 d,下降52.2%;后期（2016～2019年）波动式上升,由2016年的12 d升至2019年的14 d,上升16.7%.复合污染日主要出现在每年的3～9月,年际变化较大,2013～2016年在6～8月出现较多,2017～2019年在4月和9月出现较多.小时ρ(PM_2.5)在75～85μg·m^-3时,小时ρ（O₃）存在峰值区(301～326μg·m^-3).在所有O₃污染中,PM_2.5...     

2019年7月石家庄市O3生成敏感性及控制策略解析

基于石家庄市2019年7月近地面污染物和气象观测数据,分析夏季O₃污染状况及其影响因素;结合WRF-CMAQ模式和O₃浓度等值线（EKMA曲线）,探究不同区域O₃-VOCs-NO_x的非线性响应关系,旨在探究最佳的前体物减排方案.结果表明,观测期间,石家庄市市区MDA8 O₃超标率高达70.9%.污染天期间,伴随着高温、低湿、小风,且以南风和东南风为主.石家庄市市区属于VOCs控制区,郊县为NO_x和VOCs协同控制区.在臭氧污染时段,市区在仅削减NO_x排放,且削减比例超过50%时,持续减排NO_x使得O₃浓度呈逐渐下降趋势.在非臭氧日时段,市区在VOCs和NO_x的削减比例大于1倍时,O₃浓度才不会出现反弹.对于市区应考虑以仅削减VOCs为先;对于郊县区域而言,不同的NO_x和VOCs削减比例下,O₃浓度均会下降...     

环境水对FeMnO3和NiMnO3室温催化氧化甲醛的影响

环境水会影响催化剂的性能,设计合成耐湿的锰复合氧化物催化剂用于甲醛氧化具有重要实用意义 . 采用共沉淀法合成了 FeMnO₃和NiMnO₃催化剂,研究了不同湿度条件（RH=0、40%、65% 和 90%）对 FeMnO₃和 NiMnO₃催化剂室温催化氧化甲醛活性及稳定性的影响 . 结果表明,在相对湿度为 40% 和 65% 时,水的加入在催化剂表面形成缔结吸附水,提高了甲醛室温催化氧化的转化率 . 在反应10h后,FeMnO₃和NiMnO₃催化剂上甲醛的转化率都大于 15%. 在相对湿度为 40% 时,水的加入有利于增加催化剂表面高价态 Fe 和 Ni 金属及表面氧物种含量,并且有利于生成易于分解成 CO₂和 H₂O 的碳酸盐中间物种 . 该研究可为制备甲醛催化氧化的耐湿催化剂提供参考及加深人们对环境水影响下甲醛催化氧化机理的理解 .     

纳米Fe3O4对污泥厌氧产沼气性能的影响

对采用共沉淀法制备的纳米Fe₃O₄颗粒进行表征,并探究在中温(35 ℃)厌氧消化过程中纳米Fe₃O₄浓度对产气性能的影响。结果表明:纳米Fe₃O₄浓度为100 mg/L时可使厌氧体系中的氨氮浓度维持在600~1 200 mg/L,pH为7~8,TCOD_Cr以及SCOD_Cr去除率分别提高了8.35%和9.90%;该浓度下厌氧体系中产生的挥发性脂肪酸(VFA)浓度最大,可达4 300 mg/L,且强化了对乙酸的利用;该试验组的产气性能最好,相对于空白组,其累积产气量提高了28.08%,产气周期缩短了2 d,甲烷浓度提高了6%。     

AgI/GO/超薄g-C3N4异质结光催化剂的制备及其可见光催化特性研究

以氧化石墨烯（GO）、超薄g-C₃N₄（UCN）、AgNO₃和KI为前驱体,首先通过超声法合成GO/超薄g-C₃N₄（GO/UCN）异质结光催化剂,然后通过化学沉淀法在GO/UCN片层上沉积不同质量分数的AgI纳米颗粒,进一步合成AgI/GO/UCN异质结光催化剂.以罗丹明B（RhB）为目标污染物,测试其可见光催化活性及光催化降解机理.结果表明：（1）当AgI质量分数为30%时,AgI/GO/UCN的可见光催化活性最高,在60 min内对RhB的光降解率达到98.42%;（2） 30%AgI/GO/UCN的最大光吸收边红移至460 nm（UCN为430 nm）,禁带宽度由UCN的2.66 eV缩窄至2.53 eV;其瞬态光电流密度提升至2.251μA·cm^-2(而UCN为1.556μA·cm^-2),电化学阻抗谱电弧半径显著减小;（3）催化剂稳定性良好,重复使用4次对RhB的降解效率仍可达89.61%;（4）对RhB催化氧化起主要作用的...     

Fe3O4/BC复合材料的制备及其吸附除磷性能

为解决磁性吸附剂Fe₃O₄不稳定、易在水中团聚以及吸附效率较低的问题,以BC（生物炭）为载体,采用化学共沉淀法制备了Fe₃O₄/BC（生物炭负载的纳米四氧化三铁）复合材料,并将其应用于水体中PO₄3--P的吸附去除;探究了Fe₃O₄/BC对水中PO₄3--P的吸附-解析性能,考察了纳米Fe₃O₄负载比例、吸附体系pH和初始ρ（PO₄3--P）等因素对Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率的影响,并考察了吸附机制.结果表明:所制备的Fe₃O₄纳米颗粒呈球形,均匀散布在生物炭表面;Fe₃O₄/BC复合材料能高效吸附水中的PO₄3--P,在pH=3、温度为25℃、ρ（PO₄3--P）为50 mg/L、Fe₃O₄/BC投加量为400 mg（二者质量比为1:1）,吸附3 h达到平衡后,Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率达到92.14%. Fe₃O₄/BC复合材料吸附PO₄3--P的机制包括配位体交换和静电吸引,吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程. Fe₃O₄/BC具有良好的解析性能,用c（NaOH）为2.0 mol/L的溶液对吸附PO₄3--P饱和后的Fe₃O₄/BC进行解析,解析效率达到80%.研究显示,Fe₃O₄/BC重复利用性好,在第4次利用后还能保持75%以上的吸附效率.      

Fe3O4@CNF@Zn-BTC复合材料制备及其去除水中磷的性能

针对目前如污水厂二沉池出水磷含量超标等磷污染现状,以水体中磷元素为吸附去除对象,合成了一种新型材料Fe₃O₄@CNF@Zn-BTC用于磷元素的特定吸附,由磁性纳米Fe₃O₄粒子、羧基化纤维素纳米纤维和金属有机骨架Zn-BTC在一般实验室条件下制成。CNF材料与MOFs材料的负载提升了复合材料的结晶度,进而提升复合材料的刚性和稳定性,且产生TOCNF表面—COO—和Fe以及MOFs上相关的键合,提升复合材料孔道率的同时提升了材料的刚性,极大程度上弥补了MOFs材料的刚性、稳定性短板。用SEM、FTIR、XRD、XPS和BET等对制成的Fe₃O₄@CNF@Zn-BTC进行了表征分析,并探讨了其在常温常压条件下对于水体中微量磷元素的去除效果。结果表明:对于10 mg/L的含磷水样,投加极少量Fe₃O₄@CNF@Zn-BTC材料可在常温常压60 min将磷元素含量降至0.3~0.5 mg/L,符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级A标准,平均去除率高达95%。与其他如活性炭等常规除磷材料相比,Fe₃O₄@CNF@Zn-BTC材料除磷效率高,回收简单,再生性强,价廉易合成。因此,Fe₃O₄@CNF@Zn-BTC在改善磷污染环境水质方面具有巨大前景。     

纳米Fe2O3与纳米SiO2对石英砂表面改性的制备工艺优化研究

以普通石英砂滤料为原材料,纳米Fe2O3、纳米SiO2为改性剂,环氧树脂为粘结剂,表面负载量和附着强度为评价指标,通过正交试验与固定因素不同水平连续性试验等方法,制备了两种纳米氧化物改性石英砂(Nano-oxide coated sand,Nano-OCS).同时,研究了不同制备因素对Nano-OCS表面氧化铁负载量和附着强度的影响,并探讨Nano-OCS制备工艺的最佳优化条件.结果表明,水浴加热过程对改性剂和粘结剂进行慢速搅拌,最佳转速为50r·min-1,时间为45min,烘干时间1h,温度(120±5)℃,纳米Fe2O3(65.8g·L-1)与未改性石英砂(RQS)的最佳投加比(体积质量比,下同)为C=0.23mL·g-1,改性剂环氧树脂(99%)溶液与RQS的最佳投加比为C1=0.035mL·g-1,纳米SiO2(10g·L-1)与RQS的最佳投加比为C2=0.17mL·g-1,在最优条件下制备的样品负载量和有机物吸附率均达到92%.投加过量时,有机物吸附率明显减小.与传统的低温碱性沉积法或高温煅烧制得的Nano-OCS相比,加入了粘结剂环氧树脂,用低温水浴固化的方法所制得的Nano-OCS,负载量提高了约8倍,脱附率降低70%以上.本法采用无添加剂的粘结剂,表面改性后不会对水体产生二次污染.     

纳米四氧化三铁/过碳酸钠降解DDTs及降解产物

以滴滴涕(DDTs)为降解对象,采用基于纳米Fe_3O_4/过碳酸钠的新型非均相类芬顿试剂进行处理,考察了纳米Fe_3O_4投加量、过碳酸钠投加量和初始pH值对水中DDE、DDD、o,p′-DDT和p,p′-DDT4种DDTs去除率的影响.同时,采用响应面法进行多因素实验设计,利用二次多项式和逐步回归法拟合了DDTs降解率与实验条件之间的关系,并对实验条件进行了优化.结果表明,纳米Fe_3O_4和过碳酸钠单独处理对DDTs降解率的最大值均小于60%,两者联合处理可大幅度提高DDTs降解率,表明两者对于DDTs降解存在较好的协同作用,纳米Fe_3O_4/过碳酸钠体系在碱性条件下可以有效降解水样中的DDTs.在纳米Fe_3O_4投加量为8.0 g·L~(-1)、过碳酸钠投加量为1.5 g·L~(-1)、溶液初始pH值为11的条件下,DDE、DDD、o,p′-DDT和p,p′-DDT的降解率分别为95.5%、84.3%、96.8%和87.5%,与模型预测值接近.自由基猝灭实验结果表明,羟基自由基是降解过程中主要的活性物质.GC/MS检测结果表明,DDTs脱氯生成DDE和DDD,随后DDE和DDD进一步降解生成DDMU、o,p′-TDE、DDNU、DDMS及DBP等物质.     

Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系下降解TCE的研究

采用浸渍法成功合成了新型催化剂纳米Fe3O4/CeO_2,并且用Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE进行降解研究,考察了初始pH、H_2O_2浓度、温度及催化剂投加量等因素对于TCE降解效率的影响.实验结果表明,Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE具有较好的去除效果:在初始pH=3,温度50℃,H_2O_2浓度30 mmol·L-1和Fe3O4/CeO_2投加量0.5 mg·L-1时,TCE去除率高达97.29%.同时实验结果表明pH在2~7范围内对TCE均有降解效果,所以相对于传统Fenton体系,该体系拥有更宽pH应用范围.目标污染物的降解符合一级动力学,反应活化能为30.77 k J·mol-1,表明反应易于进行.     

纳米Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/Ce O2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,在Fe3O4/Ce O2-H2O2非均相类Fenton体系中对目标污染物的降解进行研究,考察催化剂的催化效果和温度、p H、H2O2投加量等因素对催化剂催化效果的影响.结果表明,以纳米Fe3O4/Ce O2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/Ce O2的催化效果不断提高;在偏酸性环境中,p H越低催化效果越好,p H=2时反应去除效率可达96.67%;随着H2O2投加量的增加,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为15 mg·L-1时去除效果最好可达99.47%;随着催化剂投加量的增加,同样出现了处理效果先升高后降低的现象,投加量为0.5 g·L-1时催化效果最好可达99.64%.在以纳米Fe3O4/Ce O2为催化剂的非均相类Fenton体系中,3,4-二氯三氟甲苯的降解符合一级反应动力学,反应所需活化能较低只需30.26 k J·mol-1.     

Fe3O4/TiO2-H2O2非均相类Fenton体系对3，4-二氯三氟甲苯的降解

用Fe_3O_4/Ti O_2-H_2O_2体系对3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)进行降解反应研究,同时考察了pH值、催化剂投加量、H_2O_2投加量、温度等因素对3,4-DCBTE降解效率的影响.实验结果表明,Fe_3O_4/Ti O_2-H_2O_2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;并且在H_2O_2投加量为45.0 mg·L~(-1)、Fe_3O_4/TiO_2的物质的量比为1∶1、pH=3.0、温度为40.0℃的条件下反应效果最佳,去除率高达99.1%.同时从实验结果可以看出,pH在2.0~7.0范围内该体系对3,4-二氯三氟甲苯均有降解效果,说明该体系相比于传统的Fenton体系有较宽的pH适用范围.目标污染物的降解符合一级反应动力学,其发生反应所需的活化能为36.9 k J·mol~(-1).     

Fe3O4/FeS2活化H2O2降解典型苯胂酸类污染物

利用水热法成功制备了Fe₃O₄/FeS₂催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的苯胂酸类污染物（洛克沙胂,ROX）.XRD、SEM、XPS和磁学测量系统（VSM）等表征结果表明,Fe₃O₄/FeS₂呈明显的颗粒状且具有良好的磁性.降解实验结果显示,在最优条件下（初始pH值为4.5、ROX起始浓度为20mg/L、Fe₃O₄/FeS₂投加量为0.15g/L和H₂O₂浓度为0.034g/L,Fe₃O₄/FeS₂介导的非均相芬顿体系可以超快速降解ROX,1min后的降解效率达到96.74%,明显优于单独的Fe₃O₄或FeS₂体系.此外,Fe₃O₄/FeS₂可以通过磁铁进行快速回收利用,同时也具有良好的重复利用性能,使用3次后,ROX的降解效率仍超过80%.机理分析表明,Fe₃O₄/FeS₂能够快速地催化H₂O₂产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）.在·OH的作-用下,ROX分子结构中C-As、C-N和C-C等化学键发生断裂,发生脱砷、脱硝和开环等反应,进而生成一系列的有机产物（如酚类、醌类、小分子有机酸等）和无机产物（As （V）和NO₃^-）.之后,无机砷能够被吸附在催化剂表面,而有机产物则进一步被矿化.     

Removal of Cs from water and soil by ammonium-pillared montmorillonite/Fe3O4 composite

To remove cesium ions from water and soil, a novel adsorbent was synthesized by following a one-step co-precipitation method and using non-toxic raw materials. By combining ammonium-pillared montmorillonite (MMT) and magnetic nanoparticles (Fe₃O₄), an MMT/Fe₃O₄ composite was prepared and characterized. The adsorbent exhibited high selectivity of Cs⁺ and could be rapidly separated from the mixed solution under an external magnetic field. Above all, the adsorbent had high removal efficiency in cesium-contaminated samples (water and soil) and also showed good recycling performance, indicating that the MMT/Fe₃O₄ composite could be widely applied to the remediation of cesium-contaminated environments. It was observed that the pH, solid/liquid ratio and initial concentration affected adsorption capacity. In the presence of coexisting ions, the adsorption capacity decreased in the order of Ca^2 + > Mg^2 + > K⁺ > Na⁺, which is consistent with our theoretical prediction. The adsorption behavior of this new adsorbent could be expressed by the pseudo-second-order model and Freundlich isotherm. In addition, the adsorption mechanism of Cs⁺ was NH₄⁺ ion exchange and surface hydroxyl group coordination, with the former being more predominant.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

Fe3O4@SiO2-Chitosan的制备及其对水中Cu2+的吸附效能研究

以SiO_2包覆Fe_3O_4,戊二醛为交联剂,交联壳聚糖(Chitosan, CTS),制得Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan复合磁性纳米粒子.以Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2为对照,采用X射线衍射、透射电镜和傅立叶红外光谱对其进行表征分析,并测定了投加量、pH值、吸附时间和温度等因素对Cu~(2+)吸附效果的影响,从动力学、热力学以及再生回用性能评价等方面对其吸附性能进行了探究.结果表明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan对Cu~(2+)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir模型,为自发、放热、优惠型的单分子层化学吸附.在pH为6.0, 298 K下达到最大吸附量154.8 mg·g~(-1),吸附解吸4次后吸附容量变化不大,说明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan具有较高的吸附容量,可作为处理含铜废水和回收铜的高效吸附剂.     

淀粉稳定Fe3O4纳米粒子对水中As(V)的吸附特性研究

以可溶性淀粉作为稳定剂制备纳米Fe_3O_4粒子,探讨了反应时间、p H值、初始砷浓度和腐殖酸对Fe_3O_4纳米粒子吸附水体中As(V)的吸附效果影响.实验结果表明,淀粉稳定的Fe_3O_4纳米粒子对水体中As(V)的吸附动力学过程符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir吸附模型;吸附容量随着溶液p H的增加逐渐降低,在p H为8.0的弱碱性水体中对As(V)的最大吸附容量可达202.56 mg·g~(-1);此外,腐殖酸(HA)能降低纳米粒子对As(V)的吸附能力.