Fe3O4/Ag磁性纳米颗粒去除水中的铅离子

采用水相共沉淀法制备小尺寸磁性Fe₃O₄纳米颗粒,以没食子酸作为还原剂和表面修饰剂,还原Ag[(NH₃)₂]⁺制备出Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒。研究该磁性纳米颗粒对水溶液中铅离子的吸附行为,研究结果表明,pH为7.0,吸附温度30℃时可得到最好的处理效果,铅的去除率可达99.7%以上,Fe₃O₄/Ag颗粒吸附行为符合二级动力学模型(R² > 0.99)。该磁性纳米颗粒经过多次再生处理后,仍具有很好的吸附效果,表明Fe₃O₄/Ag在水处理方面拥有良好的应用前景。     

纳米Fe3O4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明：在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73．10emu／g、159．2A／m和0．41emu／g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

Fe_3O_4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd~（2＋）和Zn~（2＋）

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素（如SDS浓度、溶液pH等）以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2＋和Zn2＋的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2＋和Zn2＋的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）以及振动样品磁强计（VSM）对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明：在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明:在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。     

Fe_3O_4@SiO_2/TiO_2核壳结构纳米颗粒降解TNT溶液

针对TNT炸药废水具有成分复杂、排放量大、有毒等特点,立足于炸药废水在排放前的降解处理,研究开发一种基于核壳结构Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒的高效、可控回收、无二次污染且成本低的光催化降解方法。利用高温碳还原法和溶胶凝胶法制备了具有核壳结构的Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒。XRD分析表明,内核Fe3O4呈现磁铁矿特征,表面覆盖的纳米TiO2为锐钛矿型。磁滞回线测试结果显示,复合颗粒的饱和磁化强度为46.5 emu/g,N2吸附-解吸分析结果表明,该颗粒具有典型的介孔结构。使用Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒在紫外光下对含TNT废水进行降解,降解率达到81.9%,且颗粒的回收率达到88.4%,为实现高效、可控回收、无二次污染光催化-吸附降解TNT奠定了基础。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒,研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2,3-DCP、2,4-DCP和2,6-DCP）的脱氯反应。结果表明,合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好,粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果,3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2,6-DCP〉2,4-DCP〉2,3-DCP,脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

Fe3O4/CS磁性纳米绒球高效吸附水体中的五氯酚钠

采用溶剂热法成功制备了具有新型形貌的Fe3O4/CS单分散磁性纳米绒球。选取Fe3O4/CS纳米绒球作为磁性吸附剂,研究了其脱除水中五氯酚钠(PCP-Na)的吸附性能。吸附平衡实验表明,Fe3O4/CS吸附脱除PCP-Na的吸附过程能在30 min以内迅速实现吸附平衡,且对于初始浓度为100 mg/L、初始pH为6.5的PCP-Na溶液,在25℃吸附条件下能使溶液中的PCP-Na去除率高达91.5%。吸附等温线和吸附动力学研究表明,Fe3O4/CS吸附脱除PCP-Na的吸附过程属于放热反应,遵循Langmuir吸附模型,符合Lagergren二级动力学方程。此外,在完成吸附过程后,通过一块永久磁铁即能从吸附溶剂中迅速分离出Fe3O4/CS,从而实现吸附剂的有效分离和重复利用,显示了该磁性吸附剂的优越性和用于实际废水处理的潜力。     

磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

Fenton/絮凝工艺深度处理制浆造纸废水的工程应用分析

以某制浆造纸厂生化出水Fenton/絮凝深度处理工艺长期运行数据为依据,系统分析了H2O2、废酸液（FeSO4含量约8%）、硫酸铝、PAM及氧化钙等处理药剂用量与水量、进水负荷和COD去除量之间的关系。结果表明,H2O2、废酸液、硫酸铝、PAM及氧化钙的单位水量平均投加量分别为0.05、2.18、0.07、0.0075和0.27 kg/m3,而去除单位COD的药剂平均消耗量分别为0.20、8.48、0.27、0.029和1.06 kg/（kg COD）;H2O2、废酸液、硫酸铝和氧化钙的用量随进水负荷的增大而增加,而PAM随进水负荷的变化较小。H2O2和FeSO4的投加摩尔比（MH2O2/Fe2＋）主要集中在1.0-2.0之间,其中在1.0-1.6之间的累积频率达到93%。该工艺的出水COD和SS分别为65-100 mg/L和20-30 mg/L,达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB 3544-2008）排放要求。废水深度处理成本约为1.01元/m3,其中药剂费用约0.58元/m3,占56.98%。     

多孔水凝胶P（HEA/AMPS）对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯（HEA）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体合成了聚合物水凝胶（PHEA/AMPS）,采用水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe（Ⅲ）浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe（Ⅲ）的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附容量随着溶液中初始Fe3＋浓度的增加而增加,但当初始Fe3＋的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3＋的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

旋转填充床中Fenton＋O3氧化降解模拟阿莫西林废水

以旋转填充床（RPB）作为反应装置,研究了Fenton工艺与Fenton＋O3工艺处理模拟阿莫西林废水的效果,考察了FeSO4·7H2O的投加量、温度、旋转床转速、液体流量及pH对C0D去除率的影响。实验表明,Fenton＋O3工艺的COD脱除率及BOD5／COD相对于Fenton工艺分别提升26．7％和140％。该工艺在pH为3、温度为25℃、液体流量30L／h、气体流量2．5L／h、转速800r／min、H2O2的投加量为1mmol／L及Fe2＋投加量为0．4mm01／L的条件下,100mg／L的模拟阿莫西林废水中COD的去除率达到57．9％,BOD5/COD从0增加到0．36,满足后续生化处理要求。     

Removal of Pb(II) and Cd(II) ions from water by Fe and Ag nanoparticles prepared using electro-exploding wire technique

Purpose

This work aimed at investigating the adsorption of lead and cadmium onto Fe and Ag nanoparticles for use as a water contaminant removal agent as a function of particle type, sorbent concentration, and contact time.

Methods

Fe and Ag spherical nanoparticles were prepared in water by the lab-made electro-exploding wire (EEW) system and were investigated for their structure properties. Adsorption experiments were carried out at room temperature and pH 8.3 water solutions.

Results

The removal/adsorption of both Pb(II) and Cd(II) ions was found to be dependent on adsorbent dosage and contact time. Pb(II) adsorption onto Fe and Ag nanoparticles showed more or less similar efficiency and behavior. The kinetic data for the adsorption process obeyed pseudo second-order rate equations. The calculated equilibrium adsorption capacities (q _e) were 813 and 800 mg/g for Pb sorption onto Fe and Ag nanoparticles, respectively. Cd(II) ion adsorption onto Fe nanoparticles obeyed pseudo second-order rate equations with q _e equal to 242 mg/g, while their adsorption onto Ag nanoparticles obeyed pseudo first-order rate equations with q _e of 794 mg/g. The calculated q _es are in quite agreement with the experimental values. The removal/uptake mechanisms of metal ions involved interaction between the metal ion and the oxide/hydroxyl layer around the spherical metallic core of the nanoparticle in water medium.

Conclusion

Fe and Ag nanoparticles prepared using the EEW technique exhibited high potentials for the removal of metal ions from water with very high adsorption capacities, suggesting that the EEW technique can be enlarged to generate nanoparticles with large quantities for field or site water purification.     

纳米四氧化三铁同步去除水中的Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子

采用共沉淀方法制备纳米四氧化三铁颗粒（MNPs）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光电子能谱分析（XPS）等表征手段对材料进行分析。同时考察了不同MNPs投加量、pH值、温度和初始浓度条件下对纳米四氧化三铁同步去除水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的影响。结果表明,在pH为6.0、温度为25℃、纳米四氧化三铁的投加量为4.0 g/L下,吸附3 h后,Pb（Ⅱ）-Cr（Ⅲ）复合溶液中Pb的去除率为70.5%,Cr的去除率可达77.4%。pH和温度对去除过程影响较大。SEM和XRD分析证实成功制备了纳米级四氧化三铁,XPS结果表明,复合溶液中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的去除过程为同步吸附。吸附等温线研究说明,Pb（Ⅱ）的吸附是放热过程且为单相吸附;相反Cr（Ⅲ）的吸附是吸热过程且为多相吸附。重复利用实验表明,MNPs利用3次后对Pb和Cr的去除率几乎未受影响。因此,MNPs可用于实际工程中多种重金属离子共存废水的原位处理。     

金属铁去除水中Cr~（6＋）的影响因素研究

研究Fe/Cr6＋比值和不同浓度的NO3-、Cl-和SO42-对金属铁去除Cr6＋效果的影响。结果表明,金属铁对水中Cr6＋有很好的还原去除效果;当金属铁的使用量为Cr6＋量的1/2 000时,铁对Cr6＋的去除效果较差且易失去活性,而当金属铁的使用量为Cr6＋量的8 000倍时,铁对Cr6＋的去除效果较好且其活性的持续性较强;3种阴离子（NO3-、Cl-和SO42-）均能提高金属铁对重金属Cr6＋去除率,但在反应初期,3种阴离子对金属铁去除水中Cr6＋影响的差异性不显著,随着反应时间的增加,SO24-对金属铁去除水中Cr6＋的促进作用逐渐强于Cl-和NO3-,3种阴离子对金属铁去除Cr6＋效率促进作用的大小顺序为SO24-〉Cl-〉NO3-。     

不同硅铝比的ZSM-5型沸石分子筛吸附水中Cu2＋离子的研究

考察了3种不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛（25H、38H和50H,25、38和50为硅铝比）对水中Cu2＋的吸附过程及其影响因素。结果表明,3种材料均能有效吸附去除水中Cu2＋离子,动力学符合假二阶动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。3种材料吸附速率及吸附容量顺序为：25H〉50H〉38H,其中,25H最大吸附容量达到12．83mg／g。投加量由0．8g／L增加至2．0g／L,材料对Cu2＋吸附去除率由87．0％增加至97．5％。考察水中常见阳离子对吸附的干扰作用,结果表明,干扰离子的影响顺序为：Pb2＋〉K＋〉Na＋〉Mg2＋;随着干扰离子浓度的增大,材料对Cu2＋的去除率显著下降。硅铝比及晶粒形貌均对沸石分子筛吸附Cu2＋有较大影响,小的孔径不利于Cu2＋的吸附,低硅铝比有利于Cu2＋在分子筛上的吸附。     

新型TCAS吸附树脂对水中Cd^2＋的吸附去除研究

通过静态吸附试验,研究一种由超分子受体化合物磺化硫杂杯芳烃（TCAS）与树脂结合的产物——新型TCAS吸附树脂对重金属Cd^2＋的吸附去除性能,并初步探讨了吸附机理。试验研究结果表明,TCAS吸附树脂对Cd^2＋的饱和吸附量为14．45mg/g。当温度为20℃,0．5gTCAS吸附树脂对10mL浓度为5113g／L的Cd^2＋溶液吸附60min时,Cd^2＋的去除率可达到99％以上。pH值是影响TCAS吸附树脂吸附效果的重要因素,在pH=5—9时,Cd^2＋的去除率随着pH值的升高而增大。在试验范围内,TCAS吸附树脂对Cd^2＋吸附符合Freundlich方程。吸附在TCAS吸附树脂上的Cd^2＋可洗脱回收,TCAS吸附树脂也可再生利用。TCAS吸附树脂对重金属Cd^2＋的吸附机理主要归因于TCAS对Cd^2＋的络合作用。