凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中Cu(Ⅱ)的去除机理研究

针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体、以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,并考察了复合材料对水中Cu(Ⅱ)的去除效果。由SEM可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S-nZVI@ATP复合材料的BET比表面积为46.04m~2/g,与纳米零价铁相比提高了约1.35倍;由TEM观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层FeS,粒径由57.6nm增至118.5nm。S-nZVI@ATP复合材料去除水中Cu(Ⅱ)的机理主要是硫化纳米铁界面处的Fe~0将Cu~(2+)还原为Cu~0以及FeS转化为溶度积更小的CuS,该过程符合Langmuir-Hinshelwood吸附/还原模型和Langmuir等温吸附模型。本实验条件下,复合材料对Cu(Ⅱ)的最大吸附-还原量可达9.25mmol/g(587.8mg/g)。     

壳聚糖-纳米零价铁球去除水中二价镉的研究

为了更好地利用纳米零价铁修复水体镉污染,以壳聚糖为载体,制备出壳聚糖-纳米零价铁球用以去除水中的镉(Cd(Ⅱ)).利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对壳聚糖-纳米零价铁球进行表征分析,通过对比与Cd(Ⅱ)溶液反应前后的样品的X线光电子能谱探讨壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理,并进行批实验研究环境因素对去除效果的影响.研究结果表明:制备出的壳聚糖-纳米零价铁球为规则均一的黑色球体,粒径约为3.1 mm;所有壳聚糖-纳米零价铁球均具有多孔结构,平均孔径约为40.6μm,且纳米零价铁均匀分布在球内;壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理包括物理吸附过程和化学还原过程,且化学还原过程起主要作用;批实验结果显示壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除率随pH值、反应温度和纳米零价铁投加量的增加而增大,随Cd(Ⅱ)初始质量浓度的升高而减小.     

壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除

研究了壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ) 的去除效果. 实验结果表明: 去除效率随零价铁投加量的增加而增大, 最大去除效率达95.9%, 是100目铁屑去除效率的6倍; 土壤pH值和土壤中Cr(Ⅵ)的初始含量与去除效率成反比; 零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除是吸附作用与还原作用共同发生的结果; 纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的还原过程符合伪一级反应动力学,其表观速率常数kobs为0.016/min.     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素。为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1~2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好。     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素.为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1～2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好.     

纳米零价铁对酸性品红的脱除行为

采用液相还原法制备零价纳米铁粒子：用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征该样品的晶体结构、颗粒形貌与尺寸：研究温度、酸性品红初始浓度、纳米零价铁加入量及溶液pH值对零价纳米铁粒子脱除酸性品红的影响,并对酸性品红的脱除机理进行讨论。研究结果表明：纳米零价铁颗粒为球形,单个颗粒粒径小于100nm;纳米零价铁对酸性品红有很好的脱除作用,酸性品红的脱除率随温度的升高、纳米零价铁用量的增加以及酸性品红初始浓度的降低而逐渐增大;纳米零价铁对酸性品红有吸附和降解的双重作用,而以降解作用为主。     

芒果皮绿色合成贝壳基纳米零价铁及对甲基橙的去除

为合理利用芒果皮和贝壳类废弃物资源并有效缓解水体中甲基橙的污染问题,利用废弃芒果皮和贝壳绿色合成贝壳基纳米零价铁复合材料.利用Folin-Ciocalteu法、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DDPH)自由基清除能力和铁还原能力以及紫外-可见光谱(UV-Vis)测试结果优化材料制备工艺,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)表征材料结构,同时研究了材料对水中甲基橙的去除效果.结果表明:利用芒果皮提取液成功制备了纳米零价铁,其大多为球形和椭圆形颗粒;负载贝壳后有效地分散并稳定了纳米粒子,降低了纳米零价铁的聚集程度;当反应温度为45℃,投加量4 g/L,甲基橙初始质量浓度为800 mg/L时,贝壳基纳米零价铁对于甲基橙的去除率达到93.66%.     

Pb-PCBs胁迫下三种纳米铁对凤仙花积累Pb的影响及其机理分析

纳米-植物联合修复技术是一种将纳米技术和植物修复联合起来用于修复污染土壤的技术.本研究模拟电子垃圾污染土壤(Pb-PCBs),选择对Pb具有较好修复效果的凤仙花作为供试植物,并将3种纳米铁(纳米零价铁、蛭石负载纳米铁和活性炭负载纳米铁)应用于该修复中,以期考察凤仙花对该复合污染土壤中Pb的积累效果.结果表明,在浓度设置为1000mg/kg(Pb)+250μg/kg(PCB)且添加10mmol活性炭负载型纳米零价铁时,凤仙花根部对Pb的积累量减少了24.4%;而对于蛭石负载纳米零价铁和纳米零价铁而言,则有一定程度的提高.蛭石负载纳米零价铁和纳米零价铁对Pb的积累起促进作用,主要在于土壤中的Pb吸附或进入纳米胶体中,提高了其生物可利用性.纳米胶体以载体形式将Pb带入凤仙花体内,从而提高了Pb的积累量.总之,纳米-植物联合修复技术是一种很有潜力的修复Pb-PCBs复合污染土壤的技术.     

原位还原MIL-100(Fe)制备多孔碳-铁复合物及其移除甲基橙性能

纳米零价铁(nZVI)颗粒具有易团聚、不稳定和流动性较差的特点,限制了其在环境中的应用,将纳米零价铁负载于多孔介质上可以提高其反应活性。采用一种新的制备方法,以铁基金属有机骨架(MOFs)的莱瓦希尔骨架材料MIL-100(Fe)为前驱体,通过一步法高温碳热还原制备负载量高、粒径可控和分布均匀的纳米零价铁功能化的多孔碳-铁复合物(nZVI/C),并将其用于水溶性偶氮染料甲基橙(MO)的降解和移除,结果显示nZVI/C对MO的最大吸附容量达到78.4mg/g。进一步考察和优化了时间和pH对nZVI/C吸附能力的影响。     

硫化纳米零价铁对五氯苯酚的脱氯及其增强反应

硫化作用可以提高纳米零价铁(nZVI)的催化活性.利用硼氢化物还原法合成了硫化钠米零价铁(S-nZVI),采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对材料进行了物理化学性质的表征,应用高效液相色谱仪和离子色谱仪研究了S-nZVI对五氯苯酚(PCP)的脱氯性能.结果表明:与nZVI相比,S-nZVI在聚集体形态和孔隙率上发生明显改变;不同n(Fe2+)/n(S2-)、溶液pH、S-nZVI的老化以及S-nZVI的重新硫化活化对S-nZVI催化PCP的脱氯均有重要的影响;PCP脱氯效率在n(Fe2+)/n(S2-)=60时达到最大;S-nZVI对PCP的还原转化率随溶液pH(5~8)的升高而显著增加;老化的S-nZVI对PCP的降解性能降低,归因于该老化材料的结构发生了变化;而重新硫化活化产生的FeS层可以减小S-nZVI表面的钝化,从而延长S-nZVI的寿命.文中研究对拓展纳米零价铁的应用和环境污染物治理方面具有一定的参考价值.     

凹土负载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以FeC12·4H2O和NaBH4为原料,凹土为载体,采用液相还原法制备凹土负载零价铁,并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)进行表征.考察了Cr(VI)溶液初始浓度,pH,凹土负载零价铁投加量及反应时间等条件对Cr(VI)去除效果的影响.结果表明,Cr(VI)的去除率随反应时间和凹土负载零价铁投加量增加而升高,而随pH和Cr(VI)溶液初始浓度升高而降低;凹土负载零价铁对Cr(VI)的还原去除基本符合伪一级反应动力学模型.凹土负载零价纳米铁Cr(VI)的良好去除效果表明其在地表水原位修复领域具有较好的应用前景.     

零价金属脱氯降解有机氯化污染物研究进展

综述了国内外在零价金属还原脱氯降解有机氯化物领域的研究情况,讨论了零价铁还原脱氯作用机理,展望了零价金属还原脱氯降解有机氯化物研究领域的发展前景。     

零价金属降解有机废水研究

介绍了一种降解污染物的新型方法的具体应用,即用零价金属尤其是零价铁处理包括硝酸盐、重金属、有机卤化物、偶氮染料、硝基芳香族化合物以及高氯酸盐等环境污兼物,并阐明其可能的反应机理及反应途径.连一步探讨该方法存在的问题和瓶颈,展望了零价金属还原技术的发展方向及应用前景.     

Ni在纳米Fe/Ni还原水中Cr(Ⅵ)过程中的促进机制

采用液相还原法制备了纳米Fe/Ni(nZVI/Ni)及纳米零价铁(nZVI),借助TEM、EDS、高效液相色谱仪等探究了Ni对nZVI/Ni还原水体中Cr(Ⅵ)的促进机制。结果表明,Ni的加入可降低Cr(Ⅵ)还原反应的活化能,有效地提高了纳米Fe/Ni对水体中Cr(Ⅵ)的去除率;在改善nZVI/Ni材料还原水体中Cr(Ⅵ)能力方面,Ni阻止Fe~0氧化以及形成Fe-Ni原电池发挥了作用,但其将nZVI腐蚀产物H_2转化为活性氢原子并未能促进Cr(Ⅵ)的还原。     

纳米零价铁－双氧水协同提升甲硝唑矿化率的研究

尽管纳米零价铁（nZVI）能够有效地去除甲硝唑(MNZ),但是仍然存在矿化率低的问题. 本文,合成了纳米零价铁,研究了H2O2投加量对甲硝唑及其总有机碳（TOC）去除的影响. 结果表明,在nZVI和H2O2的共同作用下不仅可以进一步加速甲硝唑的去除速率,而且其TOC的去除率也明显提高.当双氧水投加量为0.55g/L,TOC的去除率为45.87%,约为单独纳米零价铁的18倍. 相同反应条件下,与传统芬顿法相比,nZVI/H2O2体系下甲硝唑及其TOC去除率,分别约为Fe2+/H2O2芬顿体系的1.5倍和7.1倍. 因而,双氧水与纳米零价铁协同作用,不仅进一步加速了纳米零价铁对甲硝唑去除速率,而且还有效地提高了有机物的矿化率.     

沉积物中PAHs的零价铁修复

采用零价铁还原修复技术, 对沉积物中16种多环芳烃(PAHs)进行修复, 并通过正交实验考察不同温度、 零价铁的粒径和添加质量对修复效果的影响. 实验结果表明： 当温度为25 ℃, 零价铁的粒径为0.15 mm, 零价铁的添加质量为2 g时, 修复效果最好, 16种PAHs的平均去除率为56.95%.     

零价铁修复沉积物中菲的正交实验研究

多环芳烃(PAHs)是一种致癌、致畸、致突变且难生物降解的持久性有机污染物。选择PAHs典型代表——菲作为研究对象,利用零价铁还原修复表层沉积物中的菲,并通过正交实验研究不同条件下温度、零价铁的粒径与添加量对修复效果的影响。实验结果表明:当温度为25℃、零价铁的粒径为0.15 mm、零价铁的添加量为2 g的条件下,修复效果最好,去除效率可达77.43%。     

以纳米零价铁材料性质研究为媒介推动水化学课程学习

纳米零价铁具备零价铁的特性,由于其纳米级尺寸,具有量子尺寸小于及更高的反应活性.该论文通过设计系列实验,包括纳米零价铁的合成、表面化学性质测定（X-射线光电子能谱）、晶体结构测定（x-射线电子衍射）和材料粒径及表面结构测定等（透射电子显微镜）,存在于水环境中后水质参数（pH和ORP）的变化来学习有关水化学的基本概念.使得研究生同学通过一种材料的表征研究、掌握环境化学研究基本知识,务实科研基础.     

零价铁降解多溴联苯醚的研究

本研究在实验室条件下,采用离子色谱法测量无机溴来分析零价铁对多溴联苯醚的降解过程。分析试验数据得出：相同条件下,在一定范围,温度越高,脱溴处理效果越好;pH值越低,酸性条件下脱溴处理效果越好;铁的粒径越小,比表面积越大脱溴处理效果越好。     

零价铁去除含铀废水中的铀

通过序批实验,研究了零价铁（ZVI）对合铀废水中铀的去除效果,考察了零价铁投加量、U初始浓度、溶液pH、温度及反应时间等因素的影响,结果表明ZVI对含铀废水中的U（Ⅵ）有较好的去除效果,零价铁的投加量、溶液的pH和U（Ⅵ）的初始浓度对铀的去除率影响较大,投加量为0．05g·（50mL）^-1,pH=4时U（Ⅵ）的去除效率最佳,能达到98．5％,而温度对其影响则相对较小．SEM和XRD对零价铁表征表明在反应过程中发生了铁表面的腐蚀以及新的晶体的形成,零价铁处理含铀废水的主要机制可能为UO2^2＋的还原沉淀．