超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉污染土壤的修复

土壤Cd污染已成为我国的主要环境问题,严重威胁着农业的可持续发展,因此,亟需探索经济、有效的土壤修复技术.采用共沉淀法制备超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,以此为修复剂并磁选回收去除土壤中的Cd,考察了MFS投加量、修复时间、土壤pH、土壤Cd含量和土壤有机质含量对MFS修复Cd污染土壤的影响,并探讨了有机酸活化联合MFS修复对实际农田土壤中Cd的去除效果.结果表明,对于总Cd含量为2.348mg·kg^-1的土壤,随着MFS投加量的增加,土壤总Cd和有效态Cd含量均呈下降趋势;当MFS投加量为1.5%（材料∶土壤,质量比）时,土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降23.21%和31.59%.土壤总Cd和有效态Cd含量均随修复时间的延长而降低,修复30d时土壤总Cd和有效态Cd含量分别下降24.07%和35.94%;投加MFS可以显著降低土壤酸溶态和还原态Cd含量,氧化态Cd含量也有一定程度下降.土壤pH对去除土壤Cd有较大影响,在酸性土壤中Cd去除率较高.随着土壤Cd污染程度的加重,...     

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.      

MnO2@Fe3O4/石墨烯复合材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）为原料制备MnO₂@Fe₃O₄/石墨烯（RGO）,考察吸附过程中MnO₂@Fe₃O₄/RGO投加量、溶液pH值、初始浓度和吸附时间等因素对Pb（Ⅱ）的去除率和吸附量的影响,并运用BET比表面积测试法计算MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积和平均孔径,采用扫描电子显微镜（SEM）,振动样品磁强计（VSM）,X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等对样品进行表征.结果表明：MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积为89.164m²/g,孔容为0.284cm³/g;随着pH值在2~10范围内增加,复合材料对Pb（Ⅱ）的去除率先增大后减小,pH=6时达到最大值.通过4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich、Temkin、D-R模型）和4种吸附动力学模型（伪一级动力学、伪二级动力学、Elovich、颗粒内扩散模型）拟合发现,MnO₂@Fe₃O₄/RGO对Pb（Ⅱ）吸附符合伪二级动力学模型.吸附等温线更符合Langmiur模型,属于典型的单分子层吸附,以化学吸附为主,最大吸附量为265.3mg/g.     

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.     

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。     

Fe3O4/CeO2复合材料催化降解橙黄G的效能及降解途径

为研究磁性纳米Fe₃O₄/CeO₂复合材料在高浓度难降解有机废水处理中的应用,利用共沉淀法制备Fe₃O₄/CeO₂复合材料,并将其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄G染料废水,利用单因素法优化出最佳降解工艺,同时利用TOF-MS/MS(飞行时间质谱)检测降解中间产物,推测出可能降解途径.结果表明,当Ce/Fe为1 :1(质量比)时制备的Fe₃O₄/CeO₂复合材料催化效果最佳.最佳降解工艺条件:初始pH为2.0,温度为30 ℃,H₂O₂投加量为30 mmol/L,Fe₃O₄/CeO₂复合材料的投加量为2.0 g/L,初始ρ(橙黄G)为50 mg/L.在最佳降解工艺条件下反应120 min后,橙黄G去除率为96.2%,TOC去除率为65.0%,Fe₃O₄/CeO₂复合材料至少可重复利用6次.研究显示,橙黄G降解主要有三条可能的降解途径,包括偶氮键断裂、偶氮键与苯环断开、脱磺酸基、羟基化以及开环等过程,共检测出八种可能的降解中间产物,主要有苯胺、苯酚、萘酚以及羧酸等.      

Fe2O3/MoS2复合材料活化过硫酸盐降解磺胺嘧啶

采用共沉淀法和高温煅烧法制备 Fe₂O₃和 Mo S₂复合材料(FM),将其作为非均相催化剂活化过硫酸盐(PS)降解磺胺嘧啶(SDZ)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对FM的形态和结构进行表征。研究了FM投加量、PS浓度、初始p H、无机阴离子、腐殖酸对SDZ降解的影响。结果表明：在FM投加量为0.4 g/L、PS浓度为1 mmol/L、初始p H为7、SDZ浓度为20 μmol/L条件下,FM/PS体系在30 min内对SDZ的降解率达到100%。电子顺磁共振(EPR)和自由基淬灭实验结果表明,FM/PS 体系中主要的活性因子为硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基(·OH),其中 SO₄^·-起主导作用。FM/PS 体系降解 SDZ 的机理为：Mo S₂表面的Mo⁴⁺直接催化PS,同时促进Fe₂O₃     

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%。     

新型Fe3O4@α-MnO2活化过一硫酸盐降解水中偶氮染料

采用两步水热法制备了新型磁性纳米Fe₃O₄@α-MnO₂复合材料作为催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解偶氮染料活性黑5（RBK5）.采用透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对制备的催化剂进行表征,证明成功合成了纳米α-MnO₂包覆Fe₃O₄形态的Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂,催化剂的饱和磁化强度为39.89emu/g.Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS与单一的Fe₃O₄和α-MnO₂活化PMS相比,具有更高的催化效率,说明铁锰双金属存在协同作用.同时研究了催化剂的投加量、PMS的浓度和初始pH值等各种因素对RBK5的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS降解RBK5的过程符合准一级反应动力学,在催化剂投加量为1.2g/L,PMS的浓度为4mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为60min的情况下,浓度为30mg/L的RBK5的降解效率可达到91%,此时RBK5的降解速率常数也达到最高值0.023min^-1.此外,通过加入自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇和硝基苯判断了Fe₃O₄@α-MnO₂/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性物种为SO₄^-·.     

Fe3O4负载填料强化生物滴滤器净化氯苯性能研究

文章采用共沉淀法制备负载Fe₃O₄的聚氨酯海绵填料,考察生物滴滤器(BTF)不同条件下净化氯苯废气的性能和微生物群落变化。结果表明,负载Fe₃O₄后,BTF系统第18天启动完成,比未负载的缩短7 d;停留时间90、60、30 s时,BTF系统最大去除负荷分别为28.39、38.20和57.87 g/(m³·h),比未负载的相应提高了25.68%、50.63%、73.63%;BTF停运7 d后系统性能在第5天完全恢复。负载Fe₃O₄后填料表面变得粗糙,微生物生长均匀;高通量测序表明,运行80 d后BTF中优势菌种占比上升明显,系统内优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,优势菌属为罗河杆菌属、假单胞菌属;负载Fe₃O₄后,微生物群落中菌种组成向具有强降解能力的优势菌种转化,提高BTF净化性能。     

纳米磁性颗粒Fe3O4用于吸附水相中酸性红73及其机理研究

利用纳米磁性颗粒处理含酸性红73废水以利于进一步降低其色度.实验以酸洗废液制备的纳米磁粉Fe3O4作为吸附剂,并通过单因素实验和吸附动力学及热力学的分析探讨其对酸性红73的表面吸附的吸附机理.结果表明:纳米磁粉Fe3O4对酸性红73的表面吸附符合假二级动力学方程,其反应活化能为49.05 kJ·mol-1.磁粉对酸性红73的吸附是快速的表面物理吸附,其表面吸附行为符合Langmuir等温吸附式,是放热和熵减的自发过程.在温度T为303 K的条件下,20 min内的饱和吸附量能可达到40.1 mg·g-1.因此,用纳米磁粉Fe3O4吸附处理含偶氮染料废水,吸附平衡可在很短的时间内实现.     

Fe3O4-nZVI类Fenton法降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe₃O₄-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H₂O₂浓度、Fe₃O₄-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度等因素对SMX降解的影响.SEM、EDS、XRD和XPS表征结果表明,制备的Fe₃O₄-nZVI为纳米级磁性复合材料.批实验结果表明,在一定实验条件范围内,提高H₂O₂浓度、Fe₃O₄-nZVI投加量和反应温度,以及降低体系pH值,均可提高SMX的降解率.动力学拟合参数表明,SMX的类Fenton催化降解符合拟一级动力学模型.在25℃时,当H₂O₂浓度为10mmol/L、Fe₃O₄-nZVI投加量为0.8g/L、pH=3、SMX初始浓度为10mg/L,SMX在180min时的降解率为99.61%.用VSM测得Fe₃O₄-nZVI的饱和磁化强度为105.52emu/g,表明其易于磁回收.重复利用实验表明,Fe₃O₄-nZVI具有较好的反应活性和稳定性.自由基淬灭实验表明,·OH的氧化作用是SMX降解的主要机理.     

纳米Fe3O4/H2O2降解诺氟沙星

采用纳米Fe3O4催化H2O2氧化降解水环境中的诺氟沙星.考察了溶液酸度、温度、催化剂和H2O2浓度对诺氟沙星降解的影响,对比不同底物在Fe3O4/H2O2体系中的降解情况,并进一步探讨了其反应机制.结果表明,溶液酸度显著影响诺氟沙星的降解率,在酸性条件下（pH=3.5）诺氟沙星的降解效率最高.诺氟沙星的降解率随纳米F...     

Fe2O3对型煤固硫作用的机理探讨

根据煤中硫的着火点,发现硫的固定主要发生在温度低于５００℃的阶段,升温时间应小于３０ｍｉｎ,Ｆｅ２Ｏ３用量增多,ＣａＳＯ３转化生成ＣａＯ＋ＳＯ２＋０．５Ｏ２→ＣａＳＯ４的反应来模拟实际的煤燃烧时硫的固定过程,发现Ｆｅ２Ｏ３的加入对硫的固定起着较大的促进作用,而且Ｆｅ２Ｏ３主要是促进ＣａＯ＋ＳＯ２→ＣａＳＯ３这一反应过程。     

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.     

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.     

Rapid degradation of dyes in water by magnetic Fe/Fe3O4/graphene composites

Magnetic Fe⁰/Fe₃O₄/graphene has been successfully synthesized by a one-step reduction method and investigated in rapid degradation of dyes in this work. The material was characterized by N₂ sorption–desorption, scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), vibrating-sample magnetometer (VSM) measurements and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that Fe⁰/Fe₃O₄/graphene had a layered structure with Fe crystals highly dispersed in the interlayers of graphene, which could enhance the mass transfer process between Fe⁰/Fe₃O₄/graphene and pollutants. Fe⁰/Fe₃O₄/graphene exhibited ferromagnetism and could be easily separated and re-dispersed for reuse in water. Typical dyes, such as Methyl Orange, Methylene Blue and Crystal Violet, could be decolorized by Fe⁰/Fe₃O₄/graphene rapidly. After 20 min, the decolorization efficiencies of methyl orange, methylene blue and crystal violet were 94.78%, 91.60% and 89.07%, respectively. The reaction mechanism of Fe⁰/Fe₃O₄/graphene with dyes mainly included adsorption and enhanced reduction by the composite. Thus, Fe⁰/Fe₃O₄/graphene prepared by the one-step reduction method has excellent performance in removal of dyes in water.     

BiOCl/SiO2/Fe3O4复合材料可见光催化去除水中亚甲基蓝

以FeCl_3·6H_2O、FeCl_2·4H_2O、(C_2H_5)_4SiO_4、Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl为主要原料,采用化学共沉淀法和水热法制备了BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂,并对其进行EDS、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis表征,最后通过亚甲基蓝降解实验,研究了催化剂在合成过程中pH及催化剂投加量对其光催化性能的影响.结果表明,在pH=6、催化剂初始投加量为0.5 g·L~(-1)时,对亚甲基蓝的可见光催化效果最佳,光照120 min后对10 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液的脱色率达到93.2%.BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4经过简单的无水乙醇和水洗后,可高效重复利用4次.综合表明,BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4是一种在处理染料废水中具有应用前景的磁性光催化剂.