CMC改性的纳米Fe/Cu双金属去除2,4-二氯苯酚的研究

为解决纳米零价金属在水中暴露出的极易聚集与氧化的问题,本研究使用铜作为纳米零价铁(NZVI)的复合金属,制得纳米Fe/Cu双金属,并用羧甲基纤维素钠(CMC)对其包覆改性.使用扫描电子显微镜、X射线衍射以及氮气吸附/脱附等温线对改性前后的双金属进行表征.结果表明,改性之后的材料具有更大的尺寸以及比表面积,且抗氧化性得到显著增强.材料的沉降实验以及对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)降解实验的结果揭示,CMC的包覆比对改性后双金属的分散性与反应活性影响较大.当包覆比为80%时,双金属的分散稳定性最强,释放的活性位点个数最多,表现为最高的反应活性.此时脱氯效率达到90.3%,且脱氯过程和产物发生明显改变.     

CMC改性纳米Fe/Cu双金属模拟PRB去除地下水中2,4-二氯苯酚

使用羧甲基纤维素钠（CMC）对纳米零价铁（NZVI）改性,并将铜（Cu）作为复合金属,制得改性纳米Fe/Cu双金属.同时采用模拟反应柱模拟可渗透反应墙（PRB）去除地下水中2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的反应过程.改性前后材料的表征以及沉降实验结果表明,改性后的材料有更强分散性.通过考察污染物浓度、材料投加量、Cu的负载率、pH值、流量等因素对降解2,4-DCP的影响,结果表明：反应过程符合一级动力学模型,较低的pH值与较小的流速以及10%的Cu负载率有利于2,4-DCP脱氯,过多的材料投加量和过高的初始2,4-DCP浓度不利于其脱氯.     

Metal composition of layered double hydroxides (LDHs) regulating ClO4- adsorption to calcined LDHs via the memory effect and hydrogen bonding

A series of calcined carbonate layered double hydroxides （CLDHs） with various metal compositions and different M^2＋/M^3＋ ratios were prepared as adsorbents for perchlorate. Adsorption isotherms fit Langmuir model well, and the adsorption amount followed the order of MgA1-CLDHs 1〉 MgFeCLDHs 〉〉 ZnA1-CLDHs. The isotherms of MgA1-CLDHs and MgFe-CLDHs displayed a two-step shape at low and high concentration ranges and increased with an increase in the M^2＋/M^3＋ ratio from 2 to 4. The two-step isotherm was not observed for ZnA1-CLDHs, and the adsorption was minimally affected by the M^2＋/M^3＋ ratio. The LDHs, CLDHs and the reconstructed samples were characterized by X-ray diffraction, SEM, FT-IR and Raman spectra to delineate the analysis of perchlorate adsorption mechanisms. The perchlorate adsorption of MgA1-CLDHs and MgFe-CLDHs was dominated by the structural memory effect and the hydrogen bonds between the free hydroxyl groups on the reconstructed-LDHs and the oxygen atoms of the perchlorates. For ZnAI-CLDHs, the perchlorate adsorption was controlled by the structural memory effect only, as the hydroxyl groups on the hydroxide layers preferred to form strong hydrogen bonds with carbonate over perchlorate, which locked the intercalated perchlorate into a more confined nano-interlayer. Several distinct binding mechanisms of perchlorate by CLDHs with unique M^2＋ ions were proposed.     

镁铝层状双金属氢氧化物及其煅烧产物对水体W(Ⅵ)的吸附特征与机制

采用微波陈化法制备了物质的量比为2:1的硝酸型镁铝层状双金属氢氧化物(LDH),系统地研究了LDH及其煅烧产物(CLDH)对W(Ⅵ)的吸附特征,并通过对吸附W(Ⅵ)前后LDH和CLDH的结构进行表征阐明相关吸附机制.LDH和CLDH对W(Ⅵ)的吸附动力学更符合拟二级动力学模型,表明化学吸附是决定吸附速率的关键.LDH和CLDH对W(Ⅵ)具有较高的亲和性,最大吸附量分别达176.0,124.5mg/g,远高于同类LDH.LDH吸附W(Ⅵ)的最佳pH值范围为4.0～10.0,酸性条件有利于CLDH吸附W(Ⅵ).综合对比,LDH具有更高的吸附容量、更快的吸附速率以及更弱的水质影响(Mg、Al溶出低,pH变化小),更适宜用于W(Ⅵ)吸附.LDH吸附W(Ⅵ)的主要机制包括离子交换、外层络合和内层络合,而CLDH对W(Ⅵ)的吸附机制还包括重构层状结构时仲钨酸盐(W₇O₂₄^6-)的插层作用.以上结果表明,采用微波法合成LDH和CLDH均可高效地吸附污染水体的W(Ⅵ),是一类性能优越的W(Ⅵ)吸附材料.     

羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料,并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率,考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响,并探讨了可能的作用机理。结果表明,在4种材料中,CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好,粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大,而随着2,4-DCP浓度的升高,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;...     

水化氯铝酸钙对土壤铬的钝化修复及风险评估

本研究采集我国棕壤、红壤、黄壤、黑土和褐土5种典型土壤,制备成Cr(Ⅵ)浓度为80mg/kg的污染样品,首次应用极具潜力的层状双金属氢氧化物——水化氯铝酸钙对其进行钝化修复,并从土壤特定基本理化性质以及Cr的赋存形态、生态风险以及健康风险等方面对修复效果进行综合评价,对相关机理进行深入探讨,对使用成本进行简析.结果表明...     

超声协同双金属Fe-CoO_x异相催化PMS的研究

采用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备铁钴双金属氧化物(Fe-CoO_x)催化剂,研究其协同超声(超声)催化过硫酸氢钾(PMS,KHSO5)降解酸性橙7(AO7)的效果及机理。结果显示:Fe-CoO_x/US/PMS体系的催化效果相较同条件下Fe Ox/US/PMS、CoO_x/US/PMS体系更好;随着初始PMS浓度的增加,AO7的降解率先增加后降低;增加US功率后AO7的降解率先增加后降低;Fe-CoO_x初始投加量从0.035 g/L上升至0.05 g/L后,30 min时AO7的降解率由30.58%上升至77.50%,继续增加投量,提升效果不明显;AO7的降解率与初始AO7呈负相关;投加叔丁醇(TBA)、甲醇(MA),50 min时AO7的降解率分别为60.64%、26.58%,表明体系中自由基主要为·OH和SO-4·。XRD和XPS结果显示:Fe-CoO_x催化剂粒径为8.8~10.7 nm,催化剂中的Fe、Co主要以Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+存在,并且表面羟基氧的含量为24.07%。研究显示:Fe-CoO_x催化剂具有较好的催化性能,能够有效地协同超声催化PMS生成自由基,对水中污染物的降解具有良好的效果。     

混碱调控剩余污泥碱性发酵实现LDHs高效提取短链脂肪酸

氢氧化钙调控剩余污泥碱性发酵,可有效提高发酵液原位合成层状双金属氢氧化物(LDHs)提取短链脂肪酸(SCFAs)的效率.本文拟利用氢氧化钙和氢氧化钠混碱调控剩余污泥碱性发酵,提高发酵过程SCFAs产量,进一步提高SCFAs提取效率.通过配置不同氢氧化钠和氢氧化钙混合比例的碱液,用于调控剩余污泥碱性发酵实验,发现混碱比例为25∶75时,可避免钙离子对污泥水解产酸影响,发酵液中SCFAs浓度达到6581.4 mg·L~(-1)(以每COD计,下同),是空白对照组(4179.4 mg·L~(-1))的1.6倍.同时,碱液提供的钙离子可将污泥发酵过程释放的无机阴离子去除,CO■、PO■浓度分别低至3.7 mmol·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1).利用氢氧化钠和氢氧化钙调控剩余污泥进行混碱厌氧发酵,可有效提高SCFAs的产量,消除主要无机阴离子对发酵液原位合成层状双金属氢氧化物(LDHs)提取SCFAs的干扰,合成的LDHs中SCFAs的含量为52.3 mg·g~(-1) LDHs,是空白组(18.9 mg·g~(-1)LDHs)的2.8倍.     

MIL-101(Fe,Cu)活化过一硫酸盐降解水中罗丹明B的效能及机理研究

为研究金属有机骨架材料活化-硫酸盐(PMS)降解水中罗丹明B(RhB)的效能及机理,首先采用水热法制备出铁铜双金属有机骨架材料MIL-101(Fe, Cu),并通过X-射线粉末衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对MIL-101(Fe, Cu)材料进行表征;然后通过构建MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系,以RhB为目标污染物,成功构建了双金属有机骨架材料即MIL-101(Fe, Cu)材料,研究了体系对比、Cu²⁺掺杂量、初始pH值、催化剂投加量、PMS投加量对RhB降解的影响;最后通过紫外全波段扫描、电子顺磁共振(EPR)及自由基猝灭试验对MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系降解RhB的机理进行分析,并通过重复利用试验和多种染料降解试验验证该体系应用于实际染料废水处理的可行性和实用价值。结果表明：当Cu∶Fe的摩尔质量比为1∶10时,MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系能在120 min内降解95.0%的RhB;RhB的降解效果随着催化剂投加量/PMS浓度的增加而提高;该体系在广谱pH值范围内均能对RhB高效降解;EPR、自由...     

层状双金属氢氧化物吸附材料在水处理中的研究进展

层状双金属氢氧化物(Layer double hydroxides,简称LDHs)类材料因具有阴离子交换、记忆效应、耐高温、耐酸碱等特殊性能,在功能高分子材料、化妆品、医药、电工、塑料、环境保护等行业具有广泛的研究和应用价值。根据近年来国内外相关学者研究成果,本文分析了LDHs材料在阴离子有机物和重金属的去除、工业废水处理、污染物指示材料、废物回收、材料加工等方面的技术研究和实际应用进展,有助于全面了解层状双金属氢氧材料在水处理领域的研究应用情况,为进一步发掘其潜在应用价值提供思路。